基于Archard模型的机床导轨磨损模型及有限元分析

机床导轨的磨损是导致机床精度降低或丧失的重要因素。针对机床导轨磨损深度的预测问题,提出了一种基于Archard模型与有限元模拟试验的机床导轨磨损分析方法。该方法基于修正的Archard模型形成一种磨损深度的计算公式,并采用一种离散化计算方法进行求解;结合ANSYS软件,提出机床导轨磨损有限元分析模拟的方法及流程;最后,以车床滑动导轨为例,用有限元试验方法对机床导轨的磨损过程进行模拟分析,得到磨损深度关于磨损次数的计算公式,其结果表明:机床导轨磨损深度的仿真模拟值与实际值具有一致性。     

销盘滑动磨损试验的仿真建模研究

以销盘滑动磨损为研究对象,建立了表面微凸体接触特性的物理模型和数学模型,由微凸体接触产生的磨屑推导出销盘滑动磨损仿真模型.采用有限元分析软件ANSYS对半球形微凸体接触应力和变形进行了仿真计算,并用销盘滑动磨损试验数据给予验证,证明了所建立的仿真模型是可行的.研究表明,利用ANSYS求解摩擦学接触问题是准确可靠的,建立正确的磨损仿真模型并辅以参数化设计方法是解决摩擦学仿真问题非常有效的方法.     

钴基合金的滑动磨损行为及仿真预测

以销—盘滑动模型为对象,研究钴基合金的摩擦磨损行为,预测大尺寸接触对的磨损状况。通过自主研发的磨损试验机获得钴基合金Stellite6材料的磨损量随磨程、速度和压力的变化规律;在试验与模拟相结合的基础上,建立滑动磨损过程的预测模型,实现节点移动和单元更新过程的自动递推,完成磨损各个阶段的动态仿真,并构建实现磨损过程全自动数值仿真的平台,应用于大尺寸耳轴—轴套模型的磨损预测。结果表明,基于销—盘滑动试验,采用有限元法来离散磨损过程,通过非线性计算实现的磨损仿真结果具有较高的可靠性和有效性。     

滚齿机复合材料滑动导轨磨损性能

为了掌握滚齿机复合材料滑动导轨磨损性能,在振动爬行原理、Reynolds理论及复合材料滑动导轨工况参数的基础上,建立了复合材料滑动导轨稳定磨损阶段的磨损深度随磨损时间变化关系模型,提出了磨损深度测试方案,成功研制出复合材料滑动导轨磨损测试试验机。运用滚齿机复合材料滑动导轨样件进行了磨损试验,分析了复合材料滑动导轨磨损深度的试验与理论数据,揭示了复合材料滑动导轨磨损规律。理论数据与试验数据相比较,两者相对误差低于5%,验证了理论研究的正确性,表明该研究可为滚齿机复合材料滑动导轨的油槽结构、油槽几何参数及油膜承载能力的优化设计与导轨选型提供有益参考。     

球墨铸铁滚动滑动磨损特性的研究

一、前言为了改善球墨铸铁的材质和提高机械性能,国内外在热处理工艺及合金化方面作了大量研究并取得一定的成果。虽然对球墨铸铁滑动磨损特性亦做了很多研究,但对于滚动滑动磨损特性探讨甚少,磨损常常成为表面疲劳损坏的主要形式。因此,本研究中,对不同基体的球墨铸铁实验片施加表面软氮化和离子氮化,进行滚动滑动磨损实验,力求探讨球墨铸铁表面硬度及表面某些性质对     

基于Archard理论的浮动密封结构磨损特性试验研究

管线闸阀工作过程中,常常会因密封接触面的磨损而导致其密封失效。针对这一问题,以代号为Z943Y-300Lb的高压管线平板闸阀为例,对其浮动密封结构的磨损特性进行了理论推导、仿真分析和试验测试研究。首先,运用了任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法和Archard磨损模型,对浮动密封结构启闭后的接触面磨损厚度进行了理论推导;然后,根据浮动密封结构特点,提出了以全局磨损量均方根值(RMS)为评价指标的方法;接着,利用ABAQUS软件,对浮动密封结构进行了摩擦动力学仿真分析,并研究了不同启闭次数、密封面宽度对浮动密封结构磨损特性的影响问题;最后,采用最小二乘法建立了高压管线平板闸阀密封面磨损量预测模型,预测磨损等厚度时所允许的磨损寿命,并根据试验测试结果对仿真结果的准确性进行了验证。研究结果表明：相对于其他区域,区域Ⅰ、区域Ⅱ的磨损量较大;启闭速度对闸阀密封结构的磨损寿命影响较大,随着启闭速度的增加,密封结构的区间磨损寿命呈现先增加、后减小的趋势;启闭速度为210 mm/s时,闸阀密封结构的磨损寿命最大;在一定的范围内,其磨损寿命随着密封面宽度增大而增加。该研究分析可为闸阀密封结构的优化设计及寿命...     

机床滑动导轨爬行消除办法研究

机床在工作中,滑动导轨时有发生爬行现象。这种现象的产生会导致导轨运行不稳定运行,导致导轨的精度降低和寿命缩短。为了解决机床滑动导轨的爬行问题,提高其精度保持性,通过对机床滑动导轨的爬行的摩擦因数、运动件质量、传动性刚性和有无通断电等原因进行分析,提出改善导轨副间的摩擦特性、提高传动刚度、降低驱动阻力和检查相关电路的联接是否完好来消除导轨爬行现象,为机床的检修提供参考。     

GCr15微动磨损转向往复滑动磨损特性的研究

对GCr15金属球和平面试块在300N的法向力作用下作了从微动磨损向往复滑动磨损转变的试验研究，对摩擦磨损过程中的磨损系数、摩擦力变化特性、磨痕的轮廓进行了分析研究。结果表明，在微动磨同往复滑动磨损转变前后，除磨损系数出现突变外，摩擦系数和磨痕的轮廓形貌也发生了比较大的变化，磨损转变过渡区的范围为70－100μm。     

基于Archard模型的螺杆钻具十字万向轴啮合面磨损规律研究

十字万向轴对于螺杆钻具的扭矩与转速传递具有重要作用,然而十字万向轴的运动磨损使得传递效率大大降低。为探究十字万向轴啮合面的运动规律与防磨合金块的磨损规律,建立十字万向轴多体运动和合金块体积磨损量计算的联合仿真物理模型;依据赫兹接触理论和Archard磨损理论对仿真模型的接触边界条件进行设定,对磨损条件进行定义,研究共轭运动副啮合面之间的运动规律与接触力的变化规律;以多体运动仿真求解所得啮合面的运动路径和接触力峰值作为防磨合金块磨损分析的边界条件,研究不同结构形态对防磨合金块体积磨损量的影响规律。结果表明：当运动啮合稳定后,啮合面会产生沿着切向与轴向的合成方向做往复滑动摩擦运动,接触力呈现周期性波动规律;接触面不同结构形态与关键结构参数对合金块的磨损量有显著影响,采用凹双斜面结构可有效提升合金块的耐磨性。该研究可以为十字万向轴的结构优化设计及耐磨性的提高提供参考。     

基于修正Archard磨损理论的挤压模具磨损分析

基于修正的Archard磨损理论,应用有限元数值模拟软件计算模具挤压成形阶段每个节点的瞬时温度、压力和速度场,以此计算锥形和弧形两种挤压模具型腔的磨损。计算结果表明:挤压模具磨损集中在入口,弧形凹模磨损较锥形凹模磨损大,但弧形凹模磨损均匀,模具寿命较高。磨损计算结果与实际情况较吻合,为预测模具寿命和优化模具型腔奠定了基础。     

微织构对V型滑动导轨副摩擦磨损特性影响的研究

V型滑动导轨副具有低成本、良好的承载能力和导向性等优点,至今仍应用于很多机械设备中,但同时也存在着摩擦系数大、易磨损和低速稳定性差等缺点。为提高V型滑动导轨副的摩擦学性能,利用激光表面织构化技术分别在导轨的接触面上设计并制备直线和椭圆微织构。通过不同仿真软件对激光制备出的微织构是否产生流体动压效应进行验证,分析微织构对导轨接触面的接触应力的影响。利用自制往复滑动导轨试验平台在混合润滑条件下测试了不同类型织构化导轨副的摩擦磨损性能。结果表明,织构化导轨副均可以产生流体动压效应,且椭圆微织构可以产生更大的流体动压效应。此外,椭圆微织构仅位于下导轨表面可以较大程度降低其接触应力。因此,当椭圆微织构位于下导轨表面时减摩效果最好,具有最低的平均摩擦系数,与无织构导轨副相比下降了31.7%。     

基于分形理论的磨合磨损预测模型

把分形几何用于粗糙表面的表征,用具有尺度独立性的分形参数研究了磨合过程中表面形貌的变化规律。基于经典接触力学的基本结论和Ｒｏｗｅ的修正粘着磨损理论,建立了磨合磨损的分形预测模型;用此模型分析了表面形貌分形参数对磨损率的影响,并通过销一盘试验验证了本模型的正确性。     

基于离散元法搅拌筒磨损分析与实验研究

为研究搅拌筒工作状态下的磨损规律,以此作为其轻量化开发的依据,采用EDEM软件对搅拌筒进行模拟仿真.通过对不同时间阶段多网格内颗粒的数量统计,进而分析搅拌筒的混合匀质性,模拟结果表明搅拌筒的搅拌质量性能良好.通过对搅拌筒累积接触能量及磨损量的分析,确定了搅拌筒的最大磨损位置位于搅拌筒前锥靠近中筒部位.通过300 h的实...     

一种磨损数值计算方法的实验分析

使用环块磨损试验机和表面形貌仪,选用不同摩擦副材料和通过控制磨损距离、载荷以及转速等变量,研究磨损率的变化,验证一种基于Archard磨损计算模型的数值计算方法。结果发现:磨损深度随磨损距离的变化由一开始的迅速增加逐渐变慢,最后趋向于稳定增加;摩擦副材料的改变对磨损率大小的影响十分剧烈;磨损率随着载荷的增大而增大,但二者之间不是简单的线性关系;忽略温度变化的影响时,磨损率与磨损速度的大小无关。实验证明,该计算模型对不同材料、不同载荷的磨损量计算结果,均与实际实验所得的磨损量吻合良好,但在磨痕深度较浅时相对误差较大。     

滑动导轨结合面动刚度的试验研究

基于等效单自由度模型自主研发了滑动结合面动态特性参数识别试验台,对不同类型的滑动结合面进行参数识别试验,得到了结合面的动刚度,并分析了滑动速度、面压、介质等因素对刚度的影响规律。分析结果表明:滑动速度的增大会降低结合面的动刚度;适当增大面压可提高结合面的动刚度,且能降低速度增大对动刚度的影响;添加润滑油能使结合面的动刚度提高20%左右;贴塑导轨比普通金属导轨能更好地维持结合面动刚度的稳定性,其动刚度随速度的变化在25%左右。     

销-盘试验的热-应力-磨损耦合模拟研究

销-盘磨损试验涉及复杂的热-应力-磨损耦合现象。基于广义Archard磨损模型和商用有限元软件ABAQUS,开发模拟销-盘磨损试验过程中热-应力-磨损耦合模拟分析的顺序耦合方法。分析销-盘试验的瞬态温度场,将温度场作为热载荷分析摩擦副的应力-磨损耦合问题;分析过程中考虑温度对摩擦副材料的力学和热学性能的影响以及广义Archard磨损系数和摩擦因数对温度和接触压力的依赖性。热传导分析考虑摩擦生热、销-盘接触传热、各个表面与空气之间的强制对流换热、自然对流换热以及热辐射。将该方法用于销-盘磨损试验的模拟,得到温度场、接触压力和磨损量的演变过程,揭示温度场对接触和磨损的影响规律,仿真结果与试验结果吻合良好。     

WC/Co干滑动CFT700/PEEK的摩擦磨损特性研究

使用MTF-5000高集成多功能摩擦磨损试验机进行热塑性碳纤维复合材料(CF_T700/PEEK)销和硬质合金(WC-Co)盘的摩擦磨损试验,对比并揭示了变载荷(30N,60N,90N,120N,150N)和变线速度(50mm/s, 100mm/s, 150mm/s, 200mm/s, 250mm/s, 300mm/s)下的销盘摩擦磨损机理,为提升硬质合金刀具使用寿命提供了理论指导。     

散料滑动磨损模型及溜槽耐磨结构优化设计

基于冲蚀模型和SIEM磨损模型,文中建立针对散料颗粒与溜槽壁面滑动的磨损预测模型,利用滑动磨损试验标定模型参数,通过API接口嵌入EDEM软件,对比仿真与试验结果,验证所提出的磨损模型预测精度。面向溜槽转运散料过程,通过数值模拟预测溜槽磨损分布规律,优化转运溜槽耐磨结构设计。结果表明：导料板和台阶形仿生结构可有效提高溜槽耐磨性能。     

基于修正Archard理论的螺旋锥齿轮锻造模具寿命预测

基于修正的Archard理论,采用弹塑性有限元模型对螺旋锥齿轮热锻成形的模具磨损进行了模拟仿真,分别从齿模齿顶的过渡圆弧半径、模具热处理硬度、模具的预热温度以及锻造成形速度四个方面对模具易磨损位置的磨损量进行计算,采用正交试验优化设计方法分析各工艺因素对模具寿命的影响规律,确定最优的工艺参数进行锻造试验。试验结果表明,使用提出的预测模具寿命的方法估算的模具寿命与试验结论具有较好的一致性。     

基于销-盘材料互换试验的钴基合金摩擦磨损特性研究

以销-盘互换试验为基础,通过对比销-盘材料分别为42CrMoV-Stellite6和Stellite6-42CrMoV时,摩擦因数与磨损体积随速度、磨程的变化规律,研究钴基合金Stellite6的摩擦磨损性能。试验结果表明,Stellite6的摩擦因数随滑动速度的增大而减小,随磨程的增加逐渐增大之后达到稳定状态;磨损体积随速度和磨程的增大而增大,跑合阶段与稳定磨损阶段的分界点随速度的增大而减小。销-盘材料为42CrMoV-Stellite6较之销-盘材料为Stellite6-42CrMoV,摩擦因数与磨损体积差别很大,在工程应用中,需要根据实际工况,设计与之具有相同接触特征的试验以获得材料的摩擦磨损性能。