潜油螺杆泵定子橡胶摩擦磨损行为研究

采用MPV-600型微机控磨粒磨损试验机考察了潜油螺杆泵定子丁腈橡胶(NBR)和氟橡胶(FPM)与转子45#钢配副在干摩擦条件下的磨损行为,并用扫描电子显微镜-X射线能量散射分析(SEM-EDXA)法对橡胶的磨痕表面形貌、元素含量进行分析。结果表明:两种橡胶在低载荷条件下的干摩擦磨损主要是以滞后摩擦为主,而较高载荷时NBR的磨损机制表现为粘着磨损;橡胶磨损的物理过程为微切削作用产生的微观分子断裂,随着载荷的增大,宏观分层剥落逐渐起主导作用;干摩擦过程中橡胶分子链发生断裂形成大分子自由基,大分子自由基异构化并发生氧化反应。     

砂粒尺寸对丁腈橡胶在原油介质中摩擦磨损行为的影响

利用往复式磨损试验机研究丁腈橡胶在含不同尺寸的尖形和圆形砂粒原油介质中的摩擦磨损行为,并利用体式显微镜和场发射扫描电镜分析橡胶磨痕的表面形貌及检测表面元素含量。结果表明:随砂粒尺寸的增加,丁腈橡胶在含砂原油介质中的摩擦因数和磨损量均逐渐增加,而随着载荷的增加,摩擦因数降低,磨损量增加;在相同载荷和砂粒尺寸下,尖形砂粒存在时的摩擦因数和磨损量都大于圆形砂粒;在小载荷条件下,不同尺寸砂粒的运动方式都以滚动为主,在大载荷情况下,当尖形砂粒尺寸增大到1 mm时,砂粒在材料表面的运动方式以滑动为主;砂粒尺寸以及载荷的增加,均加大了对分子链的破坏,从而使得磨痕表面C元素相对含量降低。     

基于人工神经网络技术的环块试验机智能测控系统

针对目前大多数摩擦磨损试验机环境因素不可控、线速度不能实时优化调控的缺点,利用虚拟仪器开发平台LabVIEW开发一种基于人工神经网络技术的摩擦磨损试验机智能测控系统。该智能测控系统以工控机为核心,集数据采集、数据处理和实验环境控制为一体,既可实现温度、载荷、摩擦力、线速度和摩擦因数等参数的实时检测,又能对线速度进行实时调控。该试验机可更好地模拟现实工况条件,可开展多种环境因素的摩擦学实验研究。     

基于流固热多场耦合的高速旋转唇形密封性能研究

针对一种橡胶材料高速旋转唇形密封,结合其自身结构及应用工况,通过方程离散化计算等方法,建立定量分析密封系统密封性能的数值仿真模型。基于所建立的模型对密封实际服役状态下界面流体力学、宏观固体力学、表面粗糙峰微观接触力学、唇口摩擦生热等多物理过程之间的耦合关系进行分析,借助实验验证并完善数值仿真模型的准确性。通过所建立的数值仿真分析模型研究油封唇口接触压力分布、唇口温度、摩擦力矩及泄漏率等衡量密封性能的关键参数随转速的变化规律。结果表明：在高转速条件下考虑摩擦生热时油封径向力减小,接触宽度增加,摩擦力矩减小,说明摩擦热对油封密封性能产生较大影响。     

表面氧化改性对丁腈橡胶力学性能的影响

为了提高丁腈橡胶的力学及摩擦学性能,利用以浓硫酸为主配制的氧化性溶液对其进行表面化学改性.研究了硫酸浓度、浸泡时间对丁腈橡胶表面力学和摩擦学性能的影响,借助SEM分别观察其断裂和磨损形貌,分析了表面改性对丁腈橡胶性能的影响.结果表明,经50%硫酸混合溶液处理的丁腈橡胶,其力学和摩擦学性能随浸泡时间的延长而大幅度提高;经70%硫酸混合溶液处理的则结果相反.硫酸浓度过大可使表面组织致密性增加、硬度增大,但表面出现裂纹,其力学性能和摩擦学性能大幅下降.     

原油介质中FKM/NBR混炼胶磨损行为研究

在MPV-600型磨粒磨损试验机上研究相同硬度的氟橡胶和丁腈橡胶及其配比为5∶5和2∶8的混炼胶试样在原油介质润滑条件下的磨损行为,分析在不同载荷、转速下混炼橡胶与金属摩擦副的动态摩擦磨损特性,以期得到性能优异的FKM/NBR混炼胶用于螺杆泵定子。利用体式显微镜观察橡胶试样的磨损形貌,初步分析其磨损机制。结果表明:在原油润滑条件下配比为2∶8的混炼胶具有较低的磨损量和较小的稳态摩擦因数,其磨损量略高于氟橡胶;在原油润滑条件下丁腈橡胶的磨损机制是以磨粒磨损为主,而混炼胶和氟橡胶则以疲劳磨损为主。     

天然石油介质中丁腈橡胶-45~#钢摩擦规律研究

丁腈橡胶是采油用螺杆泵定子通常选用的重要材料,其过早失效是影响螺杆泵工作寿命的主要原因。以丁腈橡胶在原油介质中与45#钢配副为研究对象,寻求在动态配合中的摩擦特性。通过摩擦试验发现在恒定的中低转速、恒定温度下,摩擦因数随载荷的增大而降低。在恒定的中低载荷、恒定温度下,摩擦因数随转速的增大而增大。温度上升或气体含量上升均会导致摩擦因数下降。试验结果有利于合理选择工作参数,以提高橡胶-金属摩擦副的整体使用寿命。     

高分子聚合物材料微动摩擦磨损行为

组合密封中塑料环的耐磨特性对其密封性能有重要作用,为优选合适对摩材料,研究超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、聚四氟乙类(PTFE)+40%铜粉、PTFE+7%碳纤维、PTFE+7%碳纤维+5%MoS₂、聚醚醚酮(PEEK)5种高分子聚合物材料与QT500对摩的微动摩擦磨损性能。从中筛选出PTFE+7%碳纤维、UHMWPE 2种材料进行不同微动行程、润滑条件下的对比试验。结果表明：无论是在干摩擦还是油润滑条件下,UHMWPE材料的平均摩擦因数随着微动行程的增大而增加,PTFE+7%碳纤维材料达到稳定状态时摩擦因数随着循环次数的波动较小。综合试验结果,当微动行程小于等于0.2 mm时建议选用PTFE+7%碳纤维,微动行程大于0.2 mm时建议选用超高分子量聚乙烯材料。     

不同摩擦状态下ZA81M镁合金磨损行为研究

采用往复式摩擦磨损试验机测试ZA81M镁合金在干摩擦及油润滑下的磨损行为，研究二辛基二硫代磷酸锌(ZDDP)和砂粒的含量对ZA81M镁合金在油润滑下摩擦学性能的影响，探讨ZA81M镁合金在不同摩擦状态下的摩擦学作用机理。结果表明：干摩擦下，ZA81M镁合金磨损量和摩擦系数随着载荷的增加而增加，随着往复频率的增加而减小。与干摩擦相比，68#机械油润滑下的ZA81M镁合金磨损量和摩擦系数降低。在68#机械油中添加ZDDP后，ZA81M镁合金磨损量和摩擦系数进一步降低，ZDDP中的化学元素与镁合金表面生成了易剪切的摩擦反应膜。在含ZDDP的68#机械油中添加砂粒后，摩擦反应膜被破坏，磨损量和摩擦系数增加。     

环己烷对潜油螺杆泵定子丁腈橡胶溶胀的影响

研究了低丙烯腈结合量的潜油螺杆泵定子丁腈橡胶在环己烷溶剂中的溶胀及机械性能变化,浸泡周期为7天,温度为(23±2)℃。通过对比溶胀前后及溶胀烘干后的硫化胶试件红外光谱图、质量、体积、硬度及机械性能的变化,表明溶胀过程中溶剂进入丁腈橡胶硫化胶内部网络结构的同时,硫化胶中增塑剂(DOP)被抽出,溶胀导致试片机械性能下降。研究结果对特定工况下的潜油螺杆泵定子橡胶配方及定转子设计提供理论依据。