摩擦界面内杂质颗粒物的力学行为研究进展*

摩擦界面内夹杂的固体颗粒物,会影响摩擦副的摩擦、磨损性能,并可能导致摩擦副异常振动和温度升高,应用表面织构可改善摩擦界面的摩擦学特性,为摩擦副的减摩、抗磨提供了有效的途径。介绍摩擦界面夹杂有固体颗粒时的摩擦、磨损机制,概述颗粒-摩擦副的力学模型、颗粒被卷吸进入摩擦接触界面前后的力学行为,以及颗粒存在时表面织构的作用。展望颗粒-摩擦副系统的研究方向,包括非球形颗粒的力学行为研究,摩擦接触界面间颗粒的运移规律研究,摩擦体系各要素间的协同作用和制约机制研究,润滑脂作为润滑剂时固体颗粒的力学行为研究等。     

沙尘环境模拟箱内颗粒流动与沉降的数值模拟

沙尘颗粒在摩擦表面的沉积是其影响摩擦性能的重要因素，而使用沙尘环境模拟装置是开展摩擦、磨损实验的主要手段。设计了一种沙尘环境模拟箱，其由沙箱、鼓风机、沙尘通道、隔板、沙尘沉降室及排风口等组成；运用DPM离散相模型对模拟箱内气-固两相流动进行分析，采用欧拉坐标系SST k-ε 湍流模型计算空气流动，采用拉格朗日随机轨道模型计算沙尘颗粒的流动和沉降。模拟结果表明：当其他条件相同时，风速越大，颗粒在沙尘沉降室内的绕流现象越明显；当气相入口速度相同时，通道隔板通孔直径越大，沉降室内沉积的颗粒质量也越大；而当隔板通孔直径一定时，沉积颗粒的质量受气相入口速度影响较大。制作了沙尘环境模拟箱，对仿真结果进行了实验验证。结果表明：沙尘沉降室内摩擦副所在区域的颗粒沉积量和颗粒质量百分比分布与仿真结果吻合较好，验证了自制沙尘环境模拟箱的可行性和有效性。