双壁碳纳米管轴承移动摩擦特性的论研究

基于分子动力学方法对双壁碳纳米管轴承的移动摩擦特性进行了理论研究.针对双壁碳纳米管轴承的结构和物理模型,使用经验势函数分析了双壁碳纳米管轴承的管间交互作用势和交互作用力.建立碳纳米管轴承移动动力学模型,采用数值模拟方法,研究不同长度、半径和内外纳米管质心相对位移对纳米管轴承移动阻尼系数的影响,并给出双壁碳纳米管轴承移动阻尼系数与长度、半径和质心相对位移的定量关系.     

双壁碳纳米管转动阻尼特性和承载能力的计算分析

基于分子动力学方法对双壁碳纳米管转动的阻尼特性和承载能力进行了计算分析。针对双壁碳纳米管的组成结构和物理模型,使用经验势函数描述双壁碳纳米管管间交互作用势和交互作用力。提出碳纳米管转动阻尼特性与承载能力的分析方法。得到双壁碳纳米管阻尼系数与纳米管的长度、半径以及初始角速度的定量关系。研究纳米管的承载能力以及不同载荷下双壁碳纳米管的阻尼特性,为双壁碳纳米管的工作稳定性分析和工程化应用研究奠定基础。     

特殊轴承保持架摩擦特性试验研究

本文论述了特殊轴承结构特点,摩擦副工作特性,对５种保持架材料进行摩擦特性对比试验。结果锌基合金ＺＡ２７,ＺＡ２７ｓ比ＺＨＭｎ５８－２－２,ＺＱＳｎ６－３－３,ＺＱＳｎ１０－１强度高,摩擦系数小,但与４５°调质钢对磨损损量较大,最后选定ＺＡＳｎ１０－１为特殊轴承保持架材料,并通过实践证明这种匹配的特殊轴承摩擦副质量可靠,完全可以替代此类进口轴承。     

单壁碳纳米管与石墨基底间摩擦的模拟研究

采用分子动力学模拟方法研究了常温300 K时,公度、不公度情况下,单壁碳纳米管CNT(10,10)在石墨基底上的运动、摩擦行为。计算中首先使碳纳米管在基底上弛豫平衡,而后施加持续时间500 fs的固定外力,撤去外力后碳纳米管在基底上减速至相对基底静止。结果表明,碳纳米管在石墨基底上不同的放置位置决定了它与基底接触面的微观构型,从而决定了碳纳米管的运动、摩擦规律。公度时,碳纳米管先在基底上滑动,摩擦力、平动能均呈现周期性起伏,之后碳纳米管在基底上滚动、滑动、翻转,滑动、转动之间运动形式的转变提高了能量耗散,增大了摩擦力,非公度时摩擦力约为公度时的70%。非公度时碳纳米管一直在基底上滑动,平动能和摩擦力不具有周期性。     

油酸修饰碳纳米管及其摩擦性能的研究

采用超声和回流的方法制备了油酸修饰多壁碳纳米管,并采用MPX-2000型摩擦实验机研究了油酸修饰多壁碳纳米管作为润滑油添加剂的摩擦学行为。结果表明,制备的油酸修饰多壁碳纳米管具有较小的长径比,且在润滑油中具有很好的分散稳定性;油酸修饰多壁碳纳米管能有效提高基础油的减摩抗磨能力,且比硬脂酸修饰多壁碳纳米管具有更优异的减摩抗磨能力。     

航天轴承在较高温度下摩擦力矩特性的试验研究

摩擦力矩的大小和波动性是影响航天轴承性能和精度的主要因素.为了改进设计以提高轴承的性能,用改进后的轴承摩擦力矩特性试验台对某型号动量轮轴承在较高温度时的摩擦力矩特性进行试验研究,探讨了轴向载荷、温度和保持架类型对轴承摩擦力矩特性的影响.结果表明,圆兜孔保持架轴承的摩擦力矩基本上与轴向载荷成正比,而在较高温度条件下,摩擦力矩波动小,曲线有规律变化.当轴向载荷增大,温度升高时,方兜孔保持架轴承的摩擦力矩波动较大.     

水润滑橡胶轴承的摩擦磨损特性及机理研究

以含沙量不同的自来水为润滑介质，用MPV-200型摩擦磨损试验机分别研究了载荷、速度、运行时间等对水润滑橡胶轴承的摩擦系数和磨损率的影响，得出橡胶轴承在不同水质，不同工况下的摩擦学特性，并对作用机理进行了系统的分析，为水润滑橡胶轴承的实际应用提供理论依据。     

轮毂轴承摩擦力矩特性及其试验研究

针对因轮毂轴承摩擦所带来的能耗问题,分析了轮毂轴承摩擦的影响因素,研究了滚道预载荷、密封过盈量、密封润滑脂、密封接触表面粗糙度等因子对摩擦力矩的影响。通过对轮毂轴承寿命校核载荷谱与耐久性试验载荷谱的分析,给出了较为科学的摩擦试验方法;基于此试验方法,开展了滚道预载荷、密封过盈量、密封润滑脂、密封接触表面粗糙度等因子的摩擦试验。研究结果表明:外密封唇口过盈量对摩擦力矩的影响不显著,但在密封处采用更低粘度润滑脂,使得摩擦力矩下降了14%;同时,控制密封接触面粗糙度在Ra 0.4以下时,对降低摩擦力矩也有较好的效果;该结果对于低摩擦轮毂轴承的开发具有一定的指导意义。     

碳纳米管在矿物油中的高温摩擦性能研究

用多功能SRV试验机考察了碳纳米管在不同试验条件下的减摩抗磨性能。试验发现,碳纳米管能明显改善矿物油在中等条件(如温度100～300℃,速度0.08～0.16m/s和负荷100～300N)下的减摩性能,但对苛刻条件如高温(500℃)和高负荷(500N)、高速(0.20m/s)下的减摩性能没有明显改善。碳纳米管对矿物油的抗磨性能的影响与试验条件有关,碳纳米管能明显改善矿物油在较为苛刻条件下的抗磨性能。     

碳纳米管/丁腈橡胶复合材料力学及摩擦性能的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟技术,从分子水平研究碳纳米管(CNTs)增强丁腈橡胶(NBR)复合材料的力学性能及摩擦学性能。运用恒应变法计算材料的力学性能,分别建立纯NBR和CNTs/NBR复合材料的3层模型,并对顶层和底层的铁摩擦副施加剪切载荷,研究材料的摩擦学性能。研究结果表明：在摩擦过程中,由于CNTs表面存在很强的吸附力,抑制了NBR分子链的迁移率,使得CNTs和聚合物分子链间的相互作用增强;CNTs/NBR复合材料具有更高的致密性以及更强的结构,从而表现出了比纯NBR更加优异的力学和摩擦学性能。     

不同刹车压力下C/C复合材料的摩擦性能与摩擦面研究

采用MM-1000型摩擦磨损试验机对以光滑层、粗糙层为基体炭的2种C/C复合材料在不同刹车压力下的摩擦磨损性能进行了测试。借助微区拉曼光谱和扫描电镜对其摩擦表面的石墨化度与形貌进行了分析。结果表明：以粗糙层为基体炭的C/C复合材料比以光滑层为基体炭的C/C复合材料有更优异的摩擦压力或温度特性。微区拉曼光谱检测证实在摩擦面上粗糙层基体炭相对光滑层基体炭更易变形,所以以粗糙层为基体炭的C/C复合材料的摩擦面在刹车压力达到0.59 MPa时便能形成较厚的摩擦膜,故其摩擦因数能在较高刹车压力下（1.05-1.82 MPa）保持较高的稳定值（0.31）,且磨损适当;而光滑层基体炭C/C复合材料需在刹车压力超过0.82 MPa时摩擦面才能形成较薄的摩擦膜,并且由于其导热系数低,高压刹车时摩擦表面氧化严重,所以高压刹车时其摩擦因数衰减大,线性磨损率大,尤其是质量损失急剧升高。     

添加碳纳米管的液体石蜡油流变特性的研究

为分析添加碳纳米管的润滑油流变和润滑特性,在液体石蜡油中加入碳纳米管作为添加剂,形成的润滑介质在HAAKE—RV20旋转流变仪上进行了流变试验。实验结果表明,添加了碳纳米管的液体石蜡的初始粘度增大,并随着剪切速率的提高而下降,表现出明显的剪切稀化效应。为解释实验结果,推导了二阶传递函数模型表示含碳纳米管石蜡油的非牛顿流体本构关系,并分析了非牛顿流体的动态特性对润滑介质特性的影响。     

对接动力学仿真台轴承摩擦试验研究

为准确分析轴承摩擦对对接动力学仿真台的影响 ,进行了试验研究。被动仿真台轴承摩擦试验装置采用实体模型 ,主动仿真台采用模型试验装置。试验结果表明 ,被动仿真台轴承最大静摩擦力矩为 1 .97N·m ,主动仿真台最大静摩擦力矩为 7.4480N·m ,而航天器在空间对接产生的转动力矩为 80N·m ,则最大误差为 9.3% ,满足仿真台试验要求。探讨了减小轴承摩擦的一些措施。     

径向载荷下单壁碳纳米管振动频率分析

碳纳米管的基频对外载荷非常敏感.将碳纳米管作为微纳米应变/力传感器敏感元件时要求对基频和外载荷之间的关系进行深入的研究.在单壁碳纳米管分子结构力学模型的基础上,研究了径向载荷和单壁碳纳米管基频之间的关系.结果表明:基频随着径向拉力载荷的增加而线性增加,随着径向压力载荷的增加而线性减小,并且基频对压力载荷更加敏感.     

球轴承滑动摩擦系数的研究

在简述球轴承摩擦的基础上，对钢球与沟道接触的滑动摩擦进行了研究，推导出了其滑动摩擦系数的计算公式，指出了阿蒙顿-库仑(Amontons-Coulomb)摩擦定理的缺陷，否定人们通常认为给定材料的两接触物体滑动摩擦系数是一常量的观点，证明了钢球-沟道接触的滑动摩擦系数是一个变量，为科学地确定球轴承现代设计中钢球与沟道接触的滑动摩擦系数，使人们对普遍物理意义上的滑动摩擦更深入地进行认识，提供了科学的依据。     

碳纳米管在润滑脂中的摩擦学性能及机制研究

以碳纳米管为添加剂制备锂基润滑脂,并探究碳纳米管含量、管径及管长对其摩擦学性能的影响。结果表明:碳纳米管可明显提高润滑脂的摩擦学性能;随碳纳米管质量分数的增加,润滑脂的摩擦学性能先提高后下降,碳纳米管质量分数为0.05%时润滑脂的摩擦学性能最佳;添加管径小、管长大的碳纳米管时润滑脂表现出更优秀的摩擦学性能,这是因为管径小、管长大的碳纳米管可能更容易被填充到表面微凸体的凹槽中。磨斑XPS结果显示,润滑膜中有氧化铁及碳纳米管的存在,氧化铁与碳纳米管等边界膜起到减摩抗磨的作用。