双粗糙面滑动过程摩擦因数的变化分析

采用W-M函数建立具有分形特征的三维双粗糙面接触模型,考虑了接触界面间的黏着效应,在滑动速度、法向载荷及界面剪切强度等参数变化下,运用有限元方法探讨了粗糙体在滑动过程中摩擦因数的变化情况。结果显示,滑动速度、法向载荷及界面剪切强度等参数对摩擦因数的变化有一定的影响,边界润滑工况下平均摩擦因数为0.28,无润滑工况下平均摩擦因数为0.713,最大界面剪切强度时的平均摩擦因数为0.73;随着界面剪切强度的减小、法向载荷的增大、滑动速度的增加,滑动摩擦因数有所减小。与相关文献结论或实验结果进行比较,证明了上述结果的正确性。分析结果可为摩擦学设计和摩擦材料的制备提供理论参考。     

面接触下水合羟乙基纤维素的润滑特性研究

以羟乙基纤维素(HEC)作为水基润滑添加剂,研究面接触条件下HEC润滑液的润滑特性。采用红外光谱仪分析HEC化学组成,结合分子动力学模拟分析HEC与水分子的相互作用,采用白光干涉三维表面形貌仪测量试样的表面形貌,借助微摩擦磨损试验机(UMT-2)探究转速、载荷、质量分数对润滑液润滑特性的影响。结果表明:HEC可以与水分子形成中、高强度的氢键;转速变化在摩擦副入口处对润滑液的成膜过程产生影响,进入摩擦副的润滑膜可以保持稳定的润滑状态,摩擦因数随转速增大几乎不变;增大载荷,润滑液在摩擦副间分布更加均匀,提升润滑性能,摩擦因数随载荷增大而减小;随润滑液质量分数增大,摩擦因数先减小后增大,质量分数为1.00%时摩擦因数最小。提出羟乙基纤维素水基润滑模型,模型包括水分子层和水合羟乙基纤维素层,其中水合羟乙基纤维素层起主要作用。     

纹理表面滑动摩擦稳态摩擦学性能

基于稳态滑动摩擦系统模型,采用球-盘摩擦副定量分析研究法向载荷、滑动速度、初始表面纹理和摩擦副材料对稳态摩擦因数的影响,得到稳态摩擦因数在不同工况下的变化规律。结果表明：滑动摩擦的稳态摩擦因数与磨损率正相关,周向纹理表面的稳态摩擦因数最大,无纹理表面的稳态摩擦因数次之,径向纹理表面的稳态摩擦因数最小;无论何种初始表面形貌,随着转速的增加,稳态摩擦因数先减小后增大,随着法向载荷的增大,稳态摩擦因数呈增长趋势;较深较宽的表面纹理具有更大的稳态摩擦因数和更大的瞬时波动;稳态摩擦因数也与摩擦副材料的选取有关。     

轴颈表面粗糙度对橡胶材料干摩擦特性的影响

当船舶艉轴承供水系统出现故障或轴承过载时,金属轴颈与橡胶轴承之间会发生局部接触而处于干摩擦状态下。为研究金属轴颈表面粗糙度对水润滑橡胶轴承干摩擦特性的影响,采用TIME3230表面粗糙度测量仪对金属轴颈表面微凸体进行测量,得到金属轴颈表面微凸体的位置参数分布曲线,并对其进行去噪处理;利用傅立叶变换重新构造去噪后的金属轴颈表面粗糙度分布,并依据理论计算金属轴颈-橡胶轴承摩擦副的摩擦因数。金属轴颈-橡胶轴承摩擦副的摩擦因数计算结果与实际情况吻合,说明建立的轴颈表面粗糙度分布模型合理。分析结果表明:在干摩擦状态下,金属轴颈-橡胶轴承摩擦副的摩擦因数随着表面粗糙度函数波幅的增大呈线性增大趋势,随着粗糙度分布函数的特征波长系数的增大呈非线性增大;润滑流动方向顺着加工纹理方向时,摩擦因数比垂直加工纹理方向和与加工纹理呈45°时的摩擦因数都小。因此,选择合理的轴承表面粗糙度的幅值和波长可以提高金属轴颈-橡胶轴承摩擦副的摩擦润滑性能;沿加工纹理加工、装配金属轴颈-橡胶轴承摩擦副,可降低摩擦因数。     

基于MMW-1万能摩擦磨损试验机的沥青路面摩擦学性能测试

对MMW-1万能摩擦磨损试验机托盘进行改装,设计能够方便安装橡胶环的专用夹具,使试验机能够模拟橡胶与沥青路面样芯的滑动摩擦。基于MMW-1万能摩擦磨损试验机,测量常用沥青路面层AC13、SHRP12.5、OGFC13与SMA13样芯在不同转速和载荷下的滑动摩擦因数。利用摆式摩擦因数仪验证利用MMW-1万能摩擦磨损试验机检测沥青路面滑动摩擦因数的合理性。研究滑动速度对干、湿沥青路面滑动摩擦因数的影响规律,载荷对沥青路面滑动摩擦因数的影响规律。结果表明:基于MMW-1万能摩擦磨损试验机测量沥青路面与橡胶的滑动摩擦因数具有一定合理性,为沥青路面滑动摩擦因数测试提供一种新的测量方法。橡胶与干、湿沥青路面的滑动摩擦因数随速度的增加而减小,随载荷的增加而缓慢增大。     

井下封隔器胶筒接触力学行为研究

为研究胶筒与套管之间摩擦接触问题,运用MMW-1型立式万能摩擦磨损实验机对胶筒与套管之间摩擦因数进行了测定;以测定数据为依据,基于橡胶材料Mooney-Rivlin模型,采用罚函数与库伦摩擦原理,考虑橡胶大变形非线性,对胶筒与套管摩擦接触问题进行了数值模拟。结果表明:接触面在无润滑剂下的摩擦因数最大,为0.515,油基润滑下最小,为0.122,其余润滑条件下介于0.122~0.515之间;随着摩擦因数的增大,摩擦应力逐渐增大,接触压力逐渐减小,胶筒等效应力先增大后减小,摩擦因数为0.3时,可以得到较好的接触压力;随着轴向载荷的增大,接触压力、摩擦应力及胶筒等效应力逐渐增加;在轴向载荷不变下,胶筒厚度对接触问题影响较大;最后对胶筒的结构进行了优化设计,得到全段圆弧设计为更好的胶筒结构。     

钢-钢摩擦副在不同润滑和接触形式下的高温减摩性能的研究

用多功能SRV试验机评价了在干摩擦和油润滑条件下,试验参数对钢-钢摩擦副在点接触和线接触形式下的高温减摩性能的影响。结果表明,在试验范围内,随着试验负荷的增大,钢-钢摩擦副在干摩擦条件下线接触摩擦因数和点接触摩擦因数呈逐渐下降的趋势,这种下降趋势在线接触时尤为明显;但在油润滑条件下,试验负荷的增大对钢-钢摩擦副之间的线接触和点接触摩擦因数的影响不显著。在干摩擦条件下,不论是在点接触还是线接触形式下,试验速度对钢-钢摩擦副之间的高温点接触和线接触摩擦因数的影响并不显著;但在油润滑条件下,试验速度对钢-钢摩擦副的高温线接触和点接触摩擦因数的影响都比较显著,特别是在较高的试验速度时影响更为明显。     

面接触边界润滑模型研究

根据经典的热传导公式,求解面接触边界润滑条件下的接触温度,再根据吸附热和摩擦因数、接触温度之间的关系建立一种求解边界润滑摩擦因数的模型。利用模型计算一个实例,通过分析发现,在载荷较低时,摩擦因数随滑动速度或载荷的变化变动很小,载荷较高时,摩擦因数随滑动速度或载荷的增大而增加;摩擦因数随接触温度的增加而增加;相对油亏量和摩擦因数有着基本一致的变化规律。通过在自制滑块-摩擦盘机构上的实验证实,实验结果和理论结果有相似的变化规律。     

波度端面机械密封热流体动力润滑性能分析

基于流体润滑理论,考虑润滑液膜空化现象和润滑液膜与密封环之间的热传导作用,建立波度端面机械密封三维流固热耦合模型,采用SUPG有限单元法求解广义雷诺方程、能量方程和热传导方程,计算端面液膜压力、开启力、泄漏率、摩擦因数等参数,对比分析密封热流体动力润滑(THD)和流体动力润滑(HD)密封特性。结果表明:随着转速、密封压力、波幅、波数的增加,开启力和泄漏率增加,摩擦因数减小;随着坝宽比、初始膜厚的增加,开启力和泄漏率减少,摩擦因数增加。热效应对密封性能影响显著,随着端面摩擦热升高,润滑液膜压力降低。     

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...     

界面黏附功与润滑油膜厚度的相关性研究

利用不同的润滑剂与不同的滑块表面组合成亲和性不同的界面,在不同载荷下,使用面接触润滑油膜光学测量系统对各界面组合的油膜厚度-速度关系进行测量。以黏附功来评价固液界面亲和性,研究固液界面亲和性与流体动压润滑油膜的相关性。试验结果表明:接触角与接触角滞后不能作为判定界面润湿性与油膜厚度关系的唯一参数,且对于黏度相似的润滑液体,高黏附功更易产生高油膜厚度;载荷对界面效应也有影响,且载荷较高时,界面效应比较明显。     

基于分形理论的滑动摩擦表面接触力学模型

依据分形理论,考虑微凸体变形特征及摩擦作用的影响建立滑动摩擦表面接触力学模型。采用一个三次多项式来表达弹塑性变形微凸体的接触压力与接触面积的关系,从而满足在变形状态转变临界点处的微凸体接触面积与接触压力转化皆是连续和光滑的条件。推导出滑动摩擦表面临界弹性变形微接触面积、临界塑性变形微接触面积、量纲一真实接触面积的数学表达式。理论计算结果表明,表面形貌一定时,真实接触面积随着载荷的增大而增大;载荷一定时,真实接触面积随着特征尺度系数的增大而减小,随着分形维数的增大先增大后减小;当表面较粗糙时,摩擦因数对真实接触面积的影响很小;随着表面光滑程度的增大,摩擦因数对真实接触面积的影响增大,真实接触面积随着摩擦因数的增大而增大,特别是当摩擦因数较大时,真实接触面积增大的幅度也较大。接触力学模型的建立,为研究滑动摩擦表面间的摩擦磨损性能提供了依据。     

轮轨滑动摩擦生热分析

利用ANSYS有限元软件建立轮轨滑动摩擦热-结构耦合简化模型,针对特定载荷、摩擦因数和相对滑动速度工况进行了轮轨的温度场和应力场研究.结果表明:轮轨处在滑动摩擦状态时,需考虑材料参数随温度变化的影响;热影响区分布于轮轨表面很薄层,并在此薄层产生很高的热应力;随着轴重力、摩擦因数和相对滑动速度的增大,轮轨的热效应越明显.轮轨滑动过程的热效应问题研究将有助于揭示接触过程中的表面磨损机理.     

钢制平面蜗轮副瞬时滑动摩擦因数试验研究

针对钢蜗轮传动的耐磨性能开展研究,设计一种适用于瞬时线接触滑动摩擦的销盘试样,对比分析几种典型成品油的减摩抗磨性能;开展微观啮合参数与滑动摩擦因数的相关性试验分析,定量研究载荷和滑动速度对传动副摩擦因数的影响。结果表明,线接触滑动摩擦试验能充分模拟平面蜗轮副任意瞬时的摩擦学系统;车辆齿轮油GL-5的减摩抗磨性能较好,较大的诱导法曲率半径和润滑角可以降低摩擦因数,该试验为钢制平面蜗轮传动的参数选择及优化设计提供了有利的依据。     

载荷和相对湿度对微摩擦力的影响

利用自制的微摩擦和粘附力测试装置，研究了在微牛量级载荷下，载荷和相对湿度对Si（100）材料与Si3N4材料组成的摩擦副的最大静摩擦和滑动摩擦的影响。实验发现，最大静摩擦力和滑动摩擦力均随着载荷的增大而增大，而最大静摩擦因数和滑动摩擦因数则随载荷增大而降低。相对湿度对摩擦的影响则随不同载荷的范围而有所不同。载荷较小时，相对湿度对摩擦因数的影响较大；载荷较大时，则相反。利用单峰接触的模型，建立了相对湿度与摩擦力关系的公式。     

球-环接触下油性添加剂对聚α-烯烃油润滑性能的影响

为研究全膜润滑条件下油性添加剂对润滑性能的影响,利用球-环光弹流油膜测量试验台对PAO10 (聚α-烯烃)以及分别含有质量分数0.2%硬脂酸、 0.2%棕榈酸和0.2%肉豆蔻酸油性添加剂的PAO10 (分别记为PAOS、PAOP和PAOM)进行膜厚和摩擦因数的测量,研究在球-环接触下油性添加剂对PAO10油润滑性能的影响。结果表明:在全膜润滑状态下,硬脂酸、棕榈酸和肉豆蔻酸3种油性剂对PAO10油的膜厚和摩擦因数都有影响;随着卷吸速度的增加,膜厚随之增加, PAOM、PAOP和PAOS的膜厚小于PAO10膜厚,并且随着油性添加剂链长增加依次减小,其中PAOS膜厚最小;滑滚比对油性剂作用有明显影响,随着滑滚比增加油膜受到的剪切应力增加,导致油性剂吸附效应降低; PAOS、PAOP和PAOM膜厚和摩擦因数降低主要因为是油性剂在钢球表面形成的吸附膜具有疏油性,而且随着油性剂分子链长增加固液界面间的结合能力越弱。     

润滑条件对低速重载齿轮胶合损伤影响规律的试验研究

为了研究润滑条件对低速重载齿轮出现胶合损伤的影响规律,采用一对圆环试样滚滑的方式来模拟轮齿的啮合,在MJP-30A滚动磨损试验机上进行了18CrNiMo7-6渗碳钢齿轮材料在不同润滑条件下的胶合试验,分析了摩擦因数的变化规律和试验后试样的表面形貌.结果表明,干摩擦条件下,出现胶合损伤时的接触应力为1927 MPa,出现胶合损伤前,接触界面摩擦因数随接触应力的增加而降低;良好润滑条件下,接触应力达到3047 MPa仍未发生胶合,摩擦因数随接触应力的增加有轻微下降趋势;乏油条件下,摩擦因数随着乏油程度的加剧呈明显上升趋势,仅当摩擦因数几乎增大至干摩擦因数水平时才发生胶合损伤.因此,为避免低速重载齿轮运行过程中发生齿面胶合损伤,应将其润滑状态作为重要监测指标,以避免齿面间发生严重的乏油润滑和干摩擦接触.     

水润滑橡胶轴承的制备及摩擦磨损性能研究

以丁腈橡胶(NBR)为基体,制备水滑润橡胶轴承;研究填料、载荷、转速、润滑介质、NBR品种等因素对橡胶轴承在水润滑介质中的摩擦磨损性能的影响,并分析其摩擦和磨损机制。结果表明,炭黑量和二硫化钼添加量明显影响橡胶轴承的摩擦因数和磨损量;随着载荷的增大,橡胶轴承的摩擦因数和磨损量均呈现先增大后减小再明显增大的趋势;随着转速的增大,橡胶轴承的摩擦因数和磨损量均明显减小,并且在海水中的摩擦因数和磨损量均大于在淡水中的摩擦因数和磨损量。     

磁性颗粒含量对磁性液体润滑性能的影响

利用分子动力学模拟的方法研究磁性颗粒含量对磁性液体固液界面润滑性能的影响,建立体积分数为5％、9.6％和14.7％的Fe3O4的磁性液体模型,构建磁性液体固液界面润滑模型,并对润滑模型进行结构优化与退火处理,对优化后的模型进行模拟.模拟结果显示:随着磁性颗粒含量的增大,会使摩擦因数降低,从而提高磁性液体的润滑性能;其中...     

影响井下防喷器胶筒与套管间摩擦因数的因素

通过摩擦试验,研究了正压力、相对滑动速度以及润滑条件对井下防喷器胶筒与套管间摩擦因数的影响。结果表明:相同正压力下,无润滑剂和水润滑摩擦时,两者间的摩擦因数随着滑动速度的增加而增加,在油润滑时,滑动速度的增加有利于润滑膜的形成,使摩擦因数降低;在相同正压力和相对滑动速度下,油润滑摩擦因数均值最小,水润滑时次之,无润滑剂时最大;正压力的影响无规律性。