织物衬垫型关节轴承的力学分析

针对织物衬垫型关节轴承工作时的承载特性,利用ANSYS Workbench有限元数值模拟软件建立其接触应力和变形的分析模型,通过压缩试验,测试了织物衬垫的压缩弹性模量参数,对自润滑关节轴承进行了静态负荷试验,验证了力学分析模型的正确性,为织物衬垫型关节轴承的结构优化、强度校核提供了可靠、快捷的计算方法。     

衬垫的氧化铈改性处理对自润滑关节轴承粘接性能的影响

通过对PTFE/芳纶纤维复合编织衬垫进行氧化铈处理,利用自制的剥离夹具对自润滑关节轴承衬垫的粘接性能进行了试验研究,并采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了衬垫粘接面的微观形貌变化。结果表明,衬垫的氧化铈改性处理增大了纤维表面活性基团的浓度及纤维表面粗糙度,改善了纤维与黏合剂之间的浸润性,使得衬垫的粘接性能显著提高。     

基于有限元法的自润滑关节轴承静力学分析

根据GE30C自润滑关节轴承的实际结构、边界条件和工作载荷,建立了自润滑关节轴承的有限元模型,利用ANSYS workbench 13.0分析额定静载荷作用下自润滑关节轴承的应力和变形情况,得出衬垫的接触应力分布。通过改变衬垫的弹性模量,得出相应的接触应力和衬垫变形量,讨论衬垫材料的弹性模量对关节轴承性能的影响,为选择合适的自润滑衬垫材料提供参考。     

衬垫甘油醚改性处理对自润滑关节轴承性能的影响

由于芳纶材料的苯基团极难溶于大多数化学物质,由聚四氟乙烯(PTFE)纤维和芳纶纤维复合编织而成的自润滑衬垫与黏接剂的黏接性能较差,从而影响轴承的整体性能。对关节轴承自润滑衬垫进行甘油醚接枝改性处理,利用摩擦学动态性能试验机测定衬垫改性处理后的轴承的摩擦学性能,并分析衬垫改性处理影响轴承摩擦学性能的机制。结果表明:衬垫经改性处理后轴承的磨损量、摩擦因数和摩擦温升均明显降低;经接枝改性处理后,衬垫的成膜性能得到明显改善,且随着摆动频率的提高,衬垫的成膜性能也有所提高,表明甘油醚接枝改性改善了自润滑关节轴承的摩擦学性能。     

不同黏结方向对织物自润滑衬垫磨损性能的影响

织物自润滑衬垫是飞机关节轴承的关键自润滑材料,其摩擦磨损性能直接影响关节轴承的服役可靠性。对2种型号的关节轴承进行故障分析,结合摆动磨损试验研究衬垫裁剪和黏结方向对衬垫性能的影响。结果表明:45°方向裁剪的衬垫摩擦平稳性和耐磨性均优于0°方向裁剪的衬垫,为提高国产织物自润滑衬垫的服役性能提供了试验依据。     

编织衬垫关节轴承热力耦合分析

根据关节轴承相关的热传导理论,建立了基于ABAQUS仿真软件的动态热力耦合模型,分析了编织衬垫关节轴承温度、应力、变形的分布规律及摩擦热对轴承力学性能和结构尺寸的影响。运用自制的关节轴承试验机对轴承温度进行实时测量,得到热平衡状态时关节轴承内圈温度场的分布,并与ABAQUS热力耦合模型中关节轴承试验测点所对应的温度场分布进行对比。结果表明:相较于无摩擦热时,有摩擦热时内圈和衬垫的变形量变小;在接触区域衬垫变形呈现波动分布,与内圈的接触面积变大。适当的摩擦温度可以缓解编织衬垫关节轴承的应力变化,改善关节轴承的力学性能,延长使用寿命。试验与仿真结果的一致性验证了仿真模型的准确性。     

改性处理衬垫对自润滑关节轴承粘接性能及摩擦学性能的影响

通过对PTFE纤维与芳纶纤维复合编织衬垫分别进行丙烯酰胺处理、磷酸酯偶联剂处理和甘油醚处理,利用Instron5944型电子万能材料试验机和自制的复合摆动式摩擦磨损性能试验机,对关节轴承的剥离强度及摩擦磨损性能进行了测试和试验,考察了不同改性处理对自润滑关节轴承的粘接性能和摩擦学性能的影响,结果表明,衬垫经改性处理后轴承的粘接性能得到了提高,并且轴承的摩擦因数、磨损量以及摩擦温升有所降低,其中经丙烯酰胺处理后,轴承的粘接性能和摩擦学性能最优。     

剥离速度对自润滑关节轴承衬垫剥离强度的影响

利用INSTRON5944型电子万能材料试验机和自制的剥离夹具,对自润滑关节轴承PTFE/芳纶纤维复合编织衬垫在不同剥离速度下的剥离强度进行试验研究。结果表明:在美国汽车工程师协会航空标准81820规定的范围内,随着剥离速度的提高,剥离强度逐渐降低;为保证剥离试验的平稳性,剥离速度的优选范围是17.8~22.6 mm/min。     

PTFE/铜网复合材料衬垫自润滑关节轴承的试验研究

建立了自润滑关节轴承的摆动工况模拟试验方法和试验装置，试验评价了PTFE／铜网复合材料衬垫的关节轴承在不同载荷条件下无油润滑的摩擦磨损性能。结果表明：随着载荷自20kN增大至40kN，该轴承摩擦系数和线磨损量均有所增大，摩擦状态也发生了变化；40kN载荷已达到或超过该衬垫关节轴承的承载极限。     

织物衬垫自润滑关节轴承的研究现状与展望

针对飞行器等高端设备中广泛使用的免维护织物衬垫自润滑关节轴承,从其基体与自润滑织物衬垫材料、力学仿真与结构分析、性能试验、磨损与寿命分析诸方面介绍了国内、外的研究动态和发展趋势,并在总结现有研究工作的基础上,对织物衬垫自润滑关节轴承的未来发展趋势提出了一些看法.     

编织衬垫自润滑关节轴承摩擦磨损性能的模糊综合评价与优化

综合应用正交试验与模糊综合评价方法,对影响自润滑关节轴承摩擦磨损性能各因素的主效应、两两因素之间的交互效应及全部因素水平搭配之间的交互效应进行综合分析,并依据分析结果确定最优参数组合,弥补方差分析只能研究单目标问题,不能全面反映实际情况的不足,为在不同工况条件下合理选择轴承类型提供依据。研究结果表明,各因素对编织衬垫自润滑关节轴承摩擦磨损性能的影响程度依次为:衬垫材料、摆动频率、前处理工艺;衬垫材料与摆动频率的交互效应对综合指标影响显著。     

自润滑关节轴承轴向游隙和衬垫磨损量的关系研究

织物自润滑关节轴承游隙变化直接反映自润滑衬垫的磨损状态,确立轴承游隙和衬垫磨损量的对应关系,对掌握轴承磨损状态、判断轴承服役寿命具有重要意义。通过建立轴向游隙与衬垫磨损量关系的计算公式,结合典型轴承SA16的参数测定试验,评价了计算公式的合理性。结果表明:当轴向游隙为0.25 mm时,极端条件下的衬垫磨损量大于衬垫弹性状态下的数值。该研究可作为自润滑关节轴承的磨损失效判据的确定提供了理论参考。     

编织纹路对自润滑关节轴承接触应力的影响

应用有限元的层合板理论模拟关节轴承编织衬垫,讨论了不同编织角度下衬垫的接触应力和变形。结果表明,由于应力集中,接触应力最大值出现在接触部位的两端面;因内圈的阻碍作用,衬垫位移与接触应力成反比关系;在相同载荷下,45°纹路编织衬垫变形量比90°纹路的变形量大,更能缓解应力集中,使整体接触应力分布更均匀。     

磷酸酯偶联剂改性衬垫对自润滑关节轴承性能的影响

利用 Instron5944型电子万能材料试验机和自制的关节轴承摩擦磨损试验机,研究磷酸酯偶联剂接枝改性处理衬垫对自润滑关节轴承黏接性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明：磷酸酯偶联剂接枝改性处理衬垫可以有效提高轴承衬垫的黏接性能;自润滑关节轴承的摩擦磨损性能与摆动频率呈现明显的相关性,摩擦因数和磨损量均随摆动频率的增大而减小,而摩擦温度随之升高;衬垫经改性处理的轴承摩擦因数、磨损量以及摩擦温升均明显降低,表明衬垫经改性处理后改善了自润滑关节轴承的摩擦学性能。     

PTFE/芳纶纤维编织衬垫自润滑关节轴承的黏接性能及摩擦学性能

对PTFE/Kevlar纤维混合编织衬垫分别进行超声波处理、稀土CeO2处理后,制备了自润滑关节轴承,利用Instron5944型电子万能材料试验机和自制的高频摆动摩擦磨损试验机对关节轴承进行了剥离强度测试和摩擦磨损性能试验,考察了前处理工艺对关节轴承的黏接性能和摩擦学性能的影响,并采用扫描电镜(SEM)观察分析了衬垫表面的微观形貌变化,以探究轴承的摩擦学性能与衬垫形成PTFE转移膜的成膜性能之间的关系。结果表明,衬垫经改性前处理后,不仅提高了衬垫与基体的黏接性能,而且提高了轴承的摩擦学性能;轴承的摩擦学性能与其在摩擦磨损过程中形成PTFE转移膜的成膜性能之间存在一定的对应关系,即PTFE转移膜的形成越快,耐磨性、均匀连续性越好,在摩擦磨损过程中表现出较优的摩擦诱导成膜性能,其摩擦学性能也越优。     

恒剥离角自润滑关节轴承衬垫粘结质量检测装置

根据断裂力学和粘结接触理论,针对自润滑关节轴承衬垫粘结力方向为轴承内球面法向的情况,给出了衬垫粘结力与衬垫剥离力的映射关系,提出了一种新型恒剥离角的衬垫剥离方式,避免了由变剥离角产生的粘滑效应所引起的剥离力波动。分析衬垫剥离过程中衬垫弹性变形的尺度补偿,构建了新型恒剥离角自润滑关节轴承衬垫剥离力检测装置。     

基于接触性能的自润滑关节轴承结构尺寸设计

自润滑关节轴承衬垫的受力状态直接影响其接触性能的优劣,从而影响使用寿命。因此基于GE30C型自润滑关节轴承,在不改变装配尺寸和轴向摆角的前提下建立有限元模型,确定该性能的评价指标并进行正交试验,用综合评分法和极差分析法对试验结果进行分析,以得到各主要结构尺寸对接触性能的影响规律,进而确定最优尺寸并使其接触性能得到改善。通过算例可知,利用有限元仿真可研究轴承的接触性能,拓宽了对该性能的研究方法。     

钢背铜塑自润滑材料端面摩擦条件下的二维稳态热分析

应用有限差分和传热学的基本原理,建立了聚甲醛钢背铜塑三层自润滑复合材料端面试样的温度场分析模型和计算方法,推导出了一种二维离散有限元空间的稳态温度差分方程。在端面摩擦边界条件下使用该方法给出了试样的温度场分布,其结果与试验结果吻合较好,表明该模型能满足模拟钢背铜塑自润滑材料端面试样的摩擦热分析要求。     

PTFE/芳纶织物衬垫自润滑关节轴承性能试验

对比分析研究了同型号国产与进口PTFE/芳纶织物衬垫自润滑关节轴承的粘结质量、摩擦学性能以及承载性能,研究结果表明:进口轴承的剥离强度、摩擦磨损性能以及承载性能均略优于国产同型号的关节轴承;国内自润滑关节轴承的衬垫粘结质量、摩擦学性能以及承载性能需要进一步提高。     

织物自润滑衬垫的研究现状与展望

织物自润滑衬垫的性能是保证关节轴承具备重载、耐冲击、长寿命等特性的关键因素。结合国内、外文献,介绍了织物自润滑衬垫的发展历程,指出了影响织物自润滑衬垫工作性能的因素,并对织物自润滑衬垫的未来发展趋势进行了展望。