弹性金属塑料复合材料的摩擦磨损特性研究

在MPX-2000摩擦磨损试验机上，用环盘摩擦副，结合扫描电镜分别评价了弹性金属塑料（EMP）复合材料与钢在油润滑和干摩擦条件下的摩擦磨损特性。结果表明：两种试验条件下，相同滑动速度的摩擦系数随载荷的升高而减小，当载荷为2000N，滑动速度小于3.52m/s时，摩擦系数基于趋于稳定，EMP磨损率随滑动速度和载荷的升高耐增加，但不同试验条件的增幅不高，油润滑下滑动速度小于3.52m/s和干摩擦条件下滑动速度小于1.96m/s时，EMP以微切削，塑性变形和梨沟磨损为主，并在摩擦副两表面形成转移物。     

法向载荷和滑动速度对纳米摩擦的影响

由于尺度效应,纳米尺度摩擦机制与宏观尺度有很大差别。在原子力显微镜实验基础之上,探讨纳米尺度干摩擦中微摩擦力与法向载荷以及滑动速度之间的关系。当法向载荷较小时,摩擦力与法向载荷之间并非线性关系,而近似与法向载荷的2/3次方成正比。当滑动速度小于摩擦系统临界滑动速度时,摩擦力随速度的对数增长而增长,而当速度超过临界滑动速度时,摩擦力几乎不受滑动速度变化的影响。     

用于直升机传动系统干运转的油雾润滑技术

根据直升机传动系统干运转能力的要求,使用UMT摩擦磨损试验机在油雾润滑状态下进行销盘试验,测定了不同添加剂对于摩擦磨损性能的影响,并得出最小喷油量。结果显示,在赫兹接触应力为424.4 MPa、相对滑动线速度达到2.618 m/s的条件下,含有5%的二烷基硫代磷酸锌(ZDDP)的润滑剂在油雾润滑工作状态下表现出的综合摩擦磨损性能最佳,试验耗油量仅为0.03 ml。此方法为解决直升机传动系统干运转问题提供了一种新的选择。     

汽车风冷盘式制动器摩擦学特性试验研究

为得出制动参数对汽车风冷盘式制动器摩擦学特性的影响机理,考虑空气流动和车辆惯性因素,基于噪声、振动与声振粗糙度（NVH,Noise Vibration and Harshness）台架试验机精确模拟制动工况,研究摩擦副表面在不同制动压力（1.0~3.0 MPa）、行驶速度（5~30 m/s）以及温度（100~350  ℃）条件下平均摩擦系数与摩擦稳定系数的变化规律。试验结果表明：制动压力增大时,摩擦力矩并非一定随之增大,尤其是较高行驶速度条件;当制动盘表面温度超过300 ℃时,低速条件下的平均摩擦系数和摩擦稳定系数急剧减小。     

润滑接触摩擦力的往复式实验研究

在往复式试验机上研究实际加工表面球-盘式接触混合润滑摩擦特性,比较采用不同黏度润滑油光滑接触摩擦力的大小。针对表面粗糙度幅值和纹理对摩擦行为的影响进行研究,结果表明,混合润滑时较高黏度润滑油的摩擦力较小;表面粗糙度幅值在混合润滑时对摩擦力影响较大,且随速度增加而增强,边界润滑时影响很小。与纵向纹理相比,横向纹理表面的摩擦力较小且稳定,低速时这种差别更加明显。     

MoS2/Ti复合固体润滑膜的力学性能与摩擦特性

采用非平衡磁控溅射法在9Cr18轴承钢基底上制备了厚度约3μm的MoS2/Ti复合固体润滑膜,基于球形压头纳米压痕试验,采用连续刚度法对MoS2/Ti复合固体润滑膜的力学性能进行研究,探究MoS2/Ti复合固体润滑膜力学性能随压痕深度的变化规律;根据压痕试验载荷-位移曲线,采用Hertz接触理论计算MoS2/Ti复合固体润滑膜的弹性模量并与试验结果进行对比;利用CSM摩擦试验机对低速、低载下MoS2/Ti复合固体润滑膜的摩擦特性进行研究;基于压痕试验提出了一种能够更准确计算钢球加载时MoS2/Ti复合固体润滑膜接触应力的方法,并计算了摩擦试验不同载荷下的接触应力。结果表明:MoS2/Ti复合固体润滑膜的力学性能和摩擦特性都会受到表面形貌的影响;除表面初始压入阶段外,MoS2/Ti复合固体润滑膜的弹性模量和接触刚度都随着压痕深度的增大而增大;滑动速度和载荷共同影响MoS2/Ti复合固体润滑膜的摩擦特性。     

基于接触电阻法的球-盘摩擦副点接触润滑状态研究

运用接触电阻法分别研究外载荷、滑动速度对球-盘点接触摩擦副润滑状态的影响规律.试验结果表明,接触电阻值随载荷的增大逐渐减小后趋于稳定,随滑动速度的增大逐渐增大但当载荷较大、速度增大到某一值时有减小的趋势;建立接触电阻与膜厚比的关联曲线,能够快速、直观地判定边界润滑状态和混合润滑状态之间的过渡转换,并能判断出混合润滑状态中起主导作用的润滑状态.     

CKS活塞环与合金铸铁缸套的抗拉缸性能分析

针对柴油机在高强化工况下上止点附近的拉缸问题,采用往复摩擦磨损试验方法,研究不同载荷、不同温度条件下,CKS活塞环与硼磷合金铸铁气缸套的抗拉缸性能。结果表明:随着载荷和温度的升高,摩擦副的抗拉缸时间急剧缩短,当载荷超过80 MPa,温度超过220℃之后,抗拉缸性能会维持在较低水平。在贫油状态下,随着摩擦表面润滑膜的逐渐消耗,摩擦副由微观黏着扩展至宏观黏着,片层状铁基材料转移到CKS活塞环表面,导致缸套表层发生塑性剪切,造成拉缸。     

摩擦条件对磁轨制动器极靴材料与钢轨材料间摩擦因数的影响

将磁轨制动器极靴用铸造Q235B钢和油淬硬化45钢组成销-盘摩擦副进行摩擦试验,研究了滑动速度(10～100 km·h-1)、法向载荷(10～80 N)和润滑条件(干摩擦、水润滑)对摩擦因数和磨损机制的影响.结果表明:随着滑动速度的增大,摩擦副的摩擦因数均在3s内达到稳定;稳定摩擦因数随滑动速度的增大先增大后减小,但变...     

接触应力和相对滑动速度对金属表面自修复膜生成的影响及机制

采用羟基硅酸镁粉体作为润滑油添加剂,在MMU-5G材料端面摩擦磨损试验机上,研究了不同接触应力和相对滑动速度对45^#钢/45^#钢摩擦副磨损表面自修复膜生成的影响及其机制,借助SEM及EDS测试分析摩擦副的表面形貌及表面成分组成。结果表明,接触应力和相对滑动速度对羟基硅酸镁粉体添加剂在磨损表面形成自修复膜影响显著。在接触应力为1.53,3.06,4.59,7.64MPa和在相对滑动速度0.416m/s的工况条件下,试样磨损表面有自修复膜生成。接触应力为3.06MPa和相对滑动速度为0.416m/s时,易于在短时间内达到磨损-自修复动态平衡,自修复效果最为理想。自修复膜的生成过程包含磨粒磨损和摩擦化学反应2个阶段。自修复膜的生成使得试样摩擦磨损表面平整光滑,可以有效降低金属磨损。     

基于灰关联理论的石墨烯/MoS_2复合涂层综合摩擦学性能影响因素分析

针对钢-钢关节轴承用MoS_2基复合涂层的某些特殊工况,需考虑涂层在干摩擦及海水环境下的综合摩擦学性能。以法向载荷、滑动速度和添加剂组分作为考察因素,以涂层在干摩擦及海水环境下的摩擦系数和磨损量作为评价指标,进行正交试验设计;采用基于组合赋权法的灰色关联度方法分析试验数据。灰色关联度方差分析结果表明,添加剂组分对涂层综合摩擦学性能影响最为显著,其次是法向载荷,滑动速度的影响很小。添加0.8 wt%GE的石墨烯/MoS_2复合涂层在法向载荷为10 N、滑动速度为25 mm/s条件下,在干摩擦及海水环境下均具有良好的综合摩擦学性能。     

干摩擦和水润滑条件下单晶硅的摩擦磨损性能研究

在UMT-2微摩擦试验机上,对单晶硅片进行了干摩擦和水润滑两种状态下的摩擦磨损试验,分析讨论了载荷和滑动速度对单晶硅片的摩擦因数和磨损率的影响规律;运用扫描电子显微镜,观察和分析了其磨损表面形貌。结果表明:干摩擦条件下的磨损机理主要表现为黏着磨损,水润滑条件下的磨损机理主要表现为机械控制化学作用下的原子/分子去除过程;水润滑条件下的摩擦因数和磨损量均较小,最小磨损率仅为10μm3/s;在水润滑条件下,载荷和滑动速度达到一定值时,硅片表面将发生摩擦化学反应,生成具有润滑作用的Si(OH)4膜,即机械作用在一定条件下对化学反应具有促进作用。     

磨屑对润滑油摩擦性能的影响

通过实验和模拟研究磨粒对润滑油摩擦性能的影响。首先通过微纳米压/划痕试验测量含磨屑润滑油的摩擦因数。同时,建立边界润滑体系模型,采用分子动力学方法模拟含磨屑润滑油膜在不同载荷下沿膜厚方向的压缩率和密度分布;对体系的上下固体壁面施加方向相反的剪切速度,计算出壁面原子的应力、摩擦力、正压力和摩擦因数;分析不同粒径磨屑的动态行为特征;通过减少润滑油分子数量,探究乏油工况下含磨屑润滑体系的摩擦性能。结果表明,润滑体系摩擦因数的模拟值与试验值一致;磨屑的存在会降低油膜的压缩率,同时在高载下磨屑的存在会对油膜的分层产生破坏,影响磨屑附近的密度分布;含小粒径磨屑的润滑体系的摩擦因数比含大粒径磨屑的润滑体系的小,表明磨粒聚集长大现象会恶化润滑油的润滑性能;磨屑在剪切过程中同时存在滚动和滑动,含小粒径磨屑的润滑体系剪切过程中表现出波动幅度更大的角速度;随着载荷的增大,磨屑角速度减小,波动幅度降低;在乏油工况下,磨屑会在剪切过程中出现变形破碎现象。     

机械密封补偿机构中辅助O形密封圈摩擦磨损性能的试验研究

在分析橡胶材料干摩擦和水润滑摩擦两种摩擦机理的基础上,采用INSTRON高频疲劳试验机对O形密封圈在这两种状态下的摩擦力进行了测试。试验获得了不同滑移速度下摩擦系数与载荷的关系以及不同载荷下摩擦系数与滑移速度之间的关系。结果表明:水润滑状态下由于密封接触面能够形成润滑水膜,摩擦力较小,更适合长期稳定运转。     

快变升速过程的端面密封性能试验研究

为考察端面密封在低黏度介质润滑条件下的特性,采用液氮介质模拟高速涡轮泵低黏介质润滑环境,通过对液氮介质润滑的端面密封进行2 s升速至2.9万转的快变升速过程以及120 s的稳定运行过程的试验研究,获得快变过程的端面温度、泄漏量、摩擦力、摩擦因数等各项密封性能数据。结果表明:随着转速增加,端面温升上升,液氮介质汽化出现两相现象,密封副处在干摩擦状态;当转速上升至24 000 r/min时密封泄漏量明显增加,但未超标;密封系统运转开始时,端面间干摩擦条件下的摩擦力较大,最大摩擦因数值为0.27,随着转速的逐渐增加,摩擦因数逐渐减小,最小摩擦因数为0.14。     

PEEK450 FC30与SiC陶瓷在海水润滑下的摩擦磨损特性研究

碳纤维增强聚醚醚酮PEEK450 FC30与工程陶瓷SiC软硬组合作为海水柱塞泵关键摩擦副备选材料,利用MCF 10摩擦磨损试验机对其在海水润滑下的摩擦磨损特性进行试验研究,探讨接触压力、滑动转速对材料磨损率和摩擦系数的影响规律。试验结果表明：在一定范围内的滑动速度、接触压力下,该摩擦副呈现出较小的磨损率和摩擦系数。当滑动速度在0.5~1.5 m/s之间,接触压力为1.33 MPa时,磨损率最小。通过扫描电子显微镜观察摩擦副磨损表层发现,在海水润滑下,SiC磨损并不明显,而PEEK450 FC30的磨损主要是以塑性涂抹为特征的粘着和SiC表面粗糙峰引起的机械犁耕。研究结果对水液压元件的选材具有十分重要的指导作用。     

不同试验条件下ZDDP在250N基础油中的摩擦性能试验研究

为开发低黏度指数改进剂含量的自动变速箱油,选择四球机研究ZDDP在250N基础油中摩擦性能,在不同的ZDDP添加量、负荷、时间、转速下进行试验,观察各试验条件对ZDDP摩擦性能的影响程度,同时采用正交试验方法分析4种因素对ZDDP的影响显著性。试验结果表明:在950 r/min时,ZDDP在296 N负荷下相比196 N和392 N具有更佳的减磨性能;在1 200 r/min时,随着ZDDP加量提高,磨斑直径下降较为缓慢;在1 450 r/min时,392 N负荷下添加ZDDP的基础油无法提供有效润滑,造成剧烈磨损。正交试验结果表明:在选定的试验因素和水平下,对磨斑直径影响的显著性由大到小依次为负荷、转速、添加剂添加量、时间,其中添加剂添加量和时间对磨斑直径变化绝对值影响接近。     

微小交叉凹槽图型表面的摩擦特性

为了研究微小交叉凹槽图型表面对滑动摩擦性能的影响,采用销-盘摩擦副接触方式在石蜡油润滑下,对不同夹角的微小交叉凹槽图型表面进行摩擦试验,利用Stribeck 曲线分析在不同试验条件下,不同夹角的微小交叉凹槽图型表面的摩擦特性,利用摩擦因数曲线图解析在不同载荷和滑动速度下,不同夹角的微小交叉凹槽图型表面的摩擦行为.结果表明,当试样表面微小交叉凹槽图型夹角为135°时,其减摩效果最佳,摩擦行为主要为混合及流体动力润滑状态下的摩擦.     

柴油机缸套表面微沟槽织构润滑性能仿真分析

针对缸套表面织构微沟槽形貌,建立了缸套-活塞环摩擦副混合润滑理论模型,并采用MATLAB编程计算来分析微沟槽形貌参数对其润滑摩擦性能的影响规律。结果表明：缸套表面微沟槽可以形成很好的油膜压力,有效地改善缸套-活塞环间的润滑状态;随着微沟槽角度的增大,最小膜厚比逐渐增大,其润滑效果也越来越好,综合考虑摩擦润滑性能和机油耗性能情况下,最佳的微沟槽角度为60°。在上止点附近,面积占有率变化Sp对量纲一摩擦力影响较大;在其他区域,面积占有率对摩擦力影响不大;综合考虑油膜厚度与摩擦力,当Sp=0.15时效果最好。随着微沟槽深宽比e的增大,量纲一摩擦力不断增大,当e从0.025增大到0.150时,平均量纲一摩擦力增大了2.3倍,但深宽比过大,润滑效果将会减弱。研究结果认为,最佳深宽比的范围为0.05~0.08。
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止推动压气体轴承试验系统设计及性能试验

箔片式动压气体轴承采用气体作为润滑介质,具有摩擦小、结构简单、工作转速高、寿命长、免维护等优点,广泛应用于超高速涡轮机械中。本文设计并搭建了可测试不同类型、不同尺寸的动压气体轴承试验系统,用于测试动压气体轴承的承载力、摩擦力、起飞转速等性能参数。通过止推动压气体轴承性能试验表明,Φ75mm外径止推轴承随着其楔形区域入口高度的减小,轴承摩擦力矩、起飞转速同步减小,同时轴承承载力更高,在30000r/min的转速下,楔形区域入口高度0.1mm的止推轴承承载力达240N。