齿形耐磨性对比实验与研究

本文记录了三种圆柱齿轮齿形(标准渐开线齿形、渐开线等移距变位齿形、复合齿形)对此磨损实验的数据,将这些数据绘成图表,并对这些数据和图表进行了分析。结果证明,无论是磨损量、磨损率还是轮齿表面磨损量分布等,复合齿形均比渐开线(标准或变位)齿形优越,且传动效率亦较高. 本实验是在开式实验台上进行的,载荷情况属于重载,试件是适合于冶金、矿山用的低速重载齿轮。     

变位齿轮齿形系数的计算

介绍用创成法(包括用齿条刀,螺旋铣刀,磨齿和插齿刀)切削的变位齿轮齿形系数πy_ξ的解析计算法。以刀具角α_a=20°,齿顶高系数f_0=1,径向间隙数c′_0=0.25的标准齿条刀切削的变位齿轮齿形系数为例,对已有的图解数表作了修正,计算出标准齿轮的数表和变位齿轮的图表来供设计使用。此外,还求出危险断面的齿根曲率半径,指出理论应力集中系数α_σ,弯曲应力系数(α_σ/πy_ξ)的重要性和其求法。     

超短齿硬齿面双圆弧齿轮轮齿应力的三维光弹性分析

本文利用通常的三维光弹性实验技术和原理,对超短齿双圆弧齿轮进行了齿廓的应力分析。在实验中,专门设计了啮合位置可调的“摸拟啮合冻结试验装置”,使得模型齿轮在加载冻结过程中更真实妥贴的达到理想啮合受载,从而保证了实验结果的精确性。从对齿高参数不同的几种齿形进行探讨与实验表明,各种齿形上的应力分布规律大致相同,但齿根部位的最大应力值与位置则与所采用的齿形有关,且主要取决于齿高。本文就超短齿(h=1.4M_n)进行了三维应力分析得到了沿齿廓的应力分布,从而为它应用于低速重载齿轮传动的最佳齿形设计提供了可靠的实验依据。     

基于动态啮合力的齿轮磨损量计算方法

针对直齿轮磨损问题,考虑到齿轮动态特性对磨损的影响,联合Archard公式和齿轮动力学方程建立了基于动态啮合力的齿轮磨损定量计算模型。基于动力学方程求出动态啮合力,将动态啮合力及滑动系数代入Archard公式计算磨损量;将磨损量视为齿形误差重构齿廓,并重新计算动态啮合力及滑动系数;反复迭代则可得到动态啮合力和磨损量的变化规律。进行齿轮磨损试验,采用光谱仪分析油液中Fe元素浓度变化,得到齿轮磨损量的变化规律及磨损系数K,通过仿真结果与试验结果的对比验证了模型的准确性。最后对齿轮的磨损状态进行仿真预测,结果表明,当主动轮运转5.578×107次后,总磨损量达到2.085 g,动态啮合力峰值超过理论值的4倍,有过载风险;以此作为阈值则可得到齿轮的磨损寿命。仿真模型对于齿轮的磨损寿命预测和抗磨损设计具有重要的工程意义。     

渐开线齿形的精确计算与绘制

导出了由四部分组成的渐开线齿形曲线的坐标计算公式。这些公式应用于轮齿磨损量的测定及轮齿弯曲强度计算中.并给出 Auto CAD图形系统,绘出了齿轮图形,证明了计算公式的准确性。     

渐开线直齿圆柱齿轮啮合磨损试验研究

为齿轮啮合磨损计算机仿真提供依据,在CL 100型齿轮试验机上进行了渐开线直齿圆柱齿轮啮合磨损试验,利用高精度的UMC1000C型三坐标测量仪进行了轮齿磨损前后的齿形检测·检测结果经计算机数据处理,再利用Mathematica软件绘出线磨损量线图,试验方法与理论计算方法比较,结果相符·节圆附近的磨损量最小,齿顶圆附近的磨损量最大,径向线磨损量分布的规律与齿面啮合相对速度的变化规律基本一致·     

圆柱齿轮热精锻成形载荷影响因素分析

研究圆柱齿轮热精锻成形载荷计算方法,在圆柱体闭式镦粗计算公式中引入齿形影响因子,得到齿轮热精锻成形载荷经验公式. 有限元仿真模拟了模数分别为1,2,3,4 mm圆柱直齿轮的热精锻过程,利用仿真得到的成形载荷数据拟合求得了齿形影响因子的计算公式;在该经验公式的基础上分析了锻件齿根圆直径、内孔径、高度、齿轮模数以及坯料材料流动应力对齿轮精锻成形载荷的影响;齿轮热精锻实验和文献中齿轮锻造成形载荷数据共同验证了公式的准确性和适用范围;通过变形的齿轮热精锻成形载荷经验公式,求出不同压力机可锻压齿轮的尺寸范围.      

大模数内齿轮滚刀的齿形分析

对大模数内齿轮球形滚刀的一种齿形进行啮合理论分析,求出滚刀加工出来内齿轮的齿形,然后与标准内齿轮的齿形比较,结果表明：该齿形的滚刀加工的内齿轮能满足要求。     

剃(磨)前齿轮齿廓展成齿形计算方法及参数化设计

剃(磨)前滚刀法向齿形参数直接影响被加工齿轮的齿形。利用平面齿廓法向法的基本原理,推导由剃(磨)前滚刀法向齿形反求工件齿形的计算公式,实现滚刀齿形参数化。通过VB对CAD进行二次开发,改变以往通过手动捕捉包络曲线簇顶点得到展成工件齿形的方法。实现剃(磨)前齿轮展成齿廓齿形的快速自动绘制。由展成结果可直观观察到滚刀参数对工件齿廓形状的影响,在此基础上可选取最优参数,提高设计质量。     

大模数齿轮齿形数字化与数控加工

为了减少多品种小批量大模数齿轮在大型专用齿轮机床加工中的费用,采用大型普通的数控铣床加工大模数齿轮。齿轮数控加工首先要使齿形数字化,采用C 语言和程序完成数学建模的齿形渐开线(圆弧)起点、终点、圆心等关键点和插补点的坐标数值计算,然后进行加工编程和数控加工。探讨了一般齿轮齿形数字化与数控加工方法,推导出关键的工艺点和渐开线插补点的计算公式。经试制加工实例齿轮表明,齿形数字化精度和数控加工程序满足生产要求,且经济可行。     

前混合磨料射流系统性能和结构的改进

针对前混合磨料射流系统存在的磨料涌出而导致对系统管件 ,尤其是喷嘴产生磨损的问题 ,对原有的射流系统进行了分析 .在分析结果的基础上 ,提出了 3种改进型系统 .对改进型系统进行了定性的理论分析 ,用试验手段得到高压管路的波速值 ,并用试验检验的方法得出了 3种改进型系统性能优劣的比较 ,认为改进 型系统较好的解决了磨料涌出并磨损管路元件的问题 .图 6 ,表 2 ,参 6     

基于数值模拟的高压磨料射流喷嘴流场分析及结构优化

为得到高压磨料射流喷嘴内部水流和磨料颗粒运动分布的最佳特性,本文基于二相流理论,利用数值模拟方法研究了高压喷嘴内部混合水相的速度及湍流强度分布,重点分析了磨料入口位置对喷嘴出口处磨料颗粒收束性及喷嘴内壁面磨损状况的影响,并提出了减轻壁面磨损的改进措施。结果表明,距喷嘴中心轴线距离越远,喷嘴内部混合水相的湍流强度越低,但由于磨料入口处存在旋涡,混合水相速度则随之先降低后升高。随着磨料入口位置越靠近高压水入口,出口处磨料的收束性呈现先变好后变差的趋势,磨料颗粒则会大量聚集于磨料入口与上壁面交界处,造成喷嘴内壁磨损,此时可通过在后壁面和上下壁面使用圆角过渡来改善射流流向,进而减少聚集处磨料颗粒的体积分数。     

Zr-4合金管砂带随形磨削实验分析

采用3种不同磨料的砂带对Zr-4合金管进行了磨削工艺试验,探究了磨粒与工件间的交互创成机理,得到了Zr-4合金材料砂带磨削过程中材料去除率和表面粗糙度的主要影响因素。借助先进的测试设备,对磨削后的砂带磨粒磨损形貌、工件表面形貌进行了观测,并对Zr-4合金表面烧伤层金相组织及显微硬度变化规律做了分析研究。试验结果表明：砂带线速度、磨削压力、接触轮硬度和磨料种类对材料去除率和表面粗糙度均有较大的影响,其中砂带线速度影响最为显著;锆刚玉和氧化铝磨粒的粘附磨损较为严重,碳化硅磨粒主要以磨耗磨损为主;工件烧伤时材料表层金相组织发生变化,使得Zr-4合金物理机械性能下降。试验及研究结果为寻求高效、高精度Zr-4合金砂带磨削加工工艺提供了试验和理论依据。     

庆深气田水平钻井水基泥浆中套管磨损机理实验研究

水平井钻井过程中,钻杆与技术套管的接触力较大,套管磨损比较严重,套管强度降低较多,给后续试油及完井投产作业留下隐患。为了深入了解水平井水基泥浆中钻杆-套管的磨损机理,为准确评价庆深气田套管磨损程度及剩余强度提供依据,在西安石油大学创新研制的环块式钻杆-套管磨损实验机上,模拟实际钻进参数,进行了该气田常用的水基泥浆中钻杆-套管磨损实验,考察了接触压力、转盘转速、磨损时间等因素对套管磨损效率的影响。利用试件磨损表面扫描电镜(SEM)图片进行了形貌分析,确定了水基泥浆中套管的磨损机理。实验结果表明:水基泥浆中,套管的磨损类型兼有粘着磨损、疲劳磨损和犁沟磨损等。黏着磨损是最主要的类型,采用基于黏着磨损机理的White磨损效率模型预测井下套管的磨损是可信的。水基泥浆中P110套管的磨损效率在(2~8)×10-131/Pa之间,稍大于钻井手册中的套管磨损效率(2×10-131/Pa);磨损效率随接触压力和转速的增加而增加,前期增长速率小,后期增长速率大;磨损效率随磨损时间的增加先增加,后逐渐减少,最后趋于稳定。     

基体组织对轧制白口铁抗磨性的影响

通过对不同基体组织轧制白口铁的金相组织，磨损表面和机械性能的分析，研究了具有不同基体组织轧制白口铁的磨损机理，结果表明：轧制白口铁的磨损机理随其基体的不同而变化，贝－马复合基体的轧制白口铁具有很强的抵抗冲击磨损的能力。     

锰白口铸铁的磨粒磨损特性研究

本工作研究了一系列锰合金白口铸铁的磨粒磨损,用湿砂橡胶轮磨粒磨损试验机进行低应力磨粒磨损试验,从合金的化学成分、硬度、渗碳体碳化物体积分量和动态断裂韧性的角度分析了锰白口铸铁的磨粒磨损特性,用扫描电镜观察分析了试样的磨损表面,探讨了磨损机理。研究结果还给出了对于耐磨锰合金自口铸铁的适宜的锰、碳、硅含量。     

聚氨酯橡胶的固定磨粒湿磨损机理的试验研究

对聚氨酯橡胶的固定磨粒湿磨损机理的试验研究结果表明,聚氨酯橡胶在固定磨粒湿摩擦工况下,磨损量随相对速度和比压的增加而增大,摩擦系数随相对速度的增加而增大,随比压的增加而减少。实验还证明,聚氨酯橡胶的耐磨性比其它橡胶高10倍左右,是一种抗磨性好的材料。本试验结果对石油井下动力钻具摩擦副的材料选择有一定的参考价值。     

高铬铸铁在不同工作条件下磨料磨损耐磨性的研究

本文对含铬１５％、２０％、２８％，含碳２％～４％，含硼和不含硼，不同的热处理工艺，共计７２种成分状态的高铬系铸铁进行了低应力和冲击条件下的磨料磨损试验；测定了其宏观硬度，显微组织和碳化物数量；对宏观硬度、碳化物数量与耐磨性进行了相关分析。结果表明：磨损条件不同，磨损机理不同，其耐磨性的影响因素也不同，低应力磨料磨损的耐磨性与碳化物数量明显相关，冲击磨损的耐磨性与宏观硬度明显相关。此结论对根据不同工作条件合理选用高铬铸铁的成分和热处理工艺有指导意义．     

残余奥氏体对高铬白口铸铁磨料磨损特性的影响

本文通过改变高铬白口铸铁(15Cr-2Mo-1Cu)的热处理工艺,得到一系列残余奥氏体数量在0～60％范围内变化的基体组织;考察了残余奥氏体对低应力、高应力和有冲击载荷存在的动载磨料磨损特性的影响;运用X射线新方法测定了各种磨损后残余奥氏体诱发马氏体转变的数量、层深及分布梯度.研究结果表明:残余奥氏体对耐磨性的影响与磨损系统和残余奥氏体的稳定性有关.     

双润滑铜基粉末冶金滑板载流磨耗试验与分析

针对研制的新型滑板进行了载流磨耗试验。室内磨耗试验造成滑板和接触导线磨损的主要原因是粘着磨损,工业运行试验中造成磨损的主要原因是粘着磨损、磨粒磨损和冲击磨损;受电弓滑板与接触导线的磨损是机械作用和强电流作用的综合结果,并相互影响和激化。在铜基滑板中加入固体润滑剂石墨和铅,以及采取外部双侧用高强石墨加强润滑起到了较好的润滑效果;由于粘着磨损和冲击磨损在滑板总磨损中占有相当比重,提高抗粘着性和提高机械强度是减小滑板磨损的有效途径,改善润滑效果是减磨的最有效办法。