基于跨黏度纤维素对磨螺杆表面的实验与仿真研究

采用摩擦学性能测试与EDEM仿真模拟相结合的方法,研究了跨黏度纤维素在不同转速和不同载荷下的摩擦学行为,以及在摩擦过程中对螺杆表面的磨损机制。跨黏度纤维素的摩擦学性能测试采用“球-盘”式摩擦磨损试验机,而对螺杆的磨损机制采用Archard Wear磨粒磨损计算公式及离散元方法构建纤维素及螺杆磨损机制模型。研究结果表明,在高转速60 r/min条件下,跨黏度纤维素的磨损规律受施加载荷大小的影响较大,15 mPa·s的摩擦系数在0.19至0.44之间,100 000 mPa·s的摩擦系数在0.25至0.52之间;在低转速10 r/min条件下,摩擦系数受法向载荷影响波动较大,15 mPa·s的摩擦系数在0.25至0.44之间,100 000 mPa·s的摩擦系数在0.24至0.58之间。通过EDEM仿真模拟发现,随着纤维素黏度增大,纤维素与螺杆表面的接触面积随之减少,螺棱在对纤维素推动的过程中,不易造成纤维素在螺槽中的相对滑动,进而减少螺槽部位的磨损。纤维素的黏度大小对润滑效果有一定影响,但并不是决定性因素;影响纤维素的润滑效果和磨损机理的主要是加载载荷,其中磨损程度随着载荷变大而加深,而...     

3D打印UV与ABS材料仿生表面摩擦学性能

对在干摩擦条件下仿生表面对摩擦副的作用机理与影响规律进行了研究.实验以光敏树脂(UV)和丙烯腈-苯乙烯-丁二烯(ABS)2种高分子材料为样品,利用3D打印技术分别加工出具有仿生表面与光滑表面的试样.干摩擦条件下,在摩擦磨损试验机上进行球-面摩擦磨损实验,测量UV与ABS的摩擦系数与磨损量,并用激光共聚焦显微镜与体视荧光显微镜观察磨损表面.研究结果表明:载荷与转速的改变会引起摩擦系数与磨损量的变化.UV仿生表面在3 N载荷与200 r/min转速、5 N载荷与200 r/min转速和3 N载荷与400 r/min转速工况下平均摩擦系数分别为0.534、0.598和0.642;在5 N载荷下相较3 N磨损量提高了40.0%,在400 r/min转速下相较200 r/min磨损量提高了185.5%.ABS仿生表面在3 N载荷与200 r/min转速、5 N载荷与200 r/min转速和3 N载荷与400 r/min转速工况下平均摩擦系数分别为0.336、0.346和0.378;在5 N载荷下相较3 N磨损量提高了2.69%,在400 r/min转速下相较200 r/min磨损量提高了12.5%.UV样品为粘着磨损,而ABS样品黏着磨损为主,伴随有磨粒磨损.     

天然海水润滑下不锈钢316L与PEEK450CA30的摩擦磨损性能

为了寻找适合于低速大扭矩水液压马达配对副的材料,采用MMU-5G屏显式高温材料端面摩擦磨损试验机考察不同转速、不同载荷下,摩擦副316L-PEEK450CA30在海水中的摩擦磨损性能,并借助OLYMPUS-SZX体式显微镜对试样的磨损表面进行形貌观察。结果表明:在转速和载荷比较低的情况下,摩擦副316L-PEEK450CA30的摩擦系数较小,磨损性能较好;当转速或载荷增大时,摩擦副的摩擦系数和接触面的磨损情况会急剧增大。在转速300r/min、载荷100N和转速100r/min、载荷300N的情况下,摩擦副316L-PEEK450CA30还会发生轻微的黏着磨损。最后得出,当转速为100r/mim、载荷为100N时,对偶副间的摩擦系数最小,耐磨损程度最好,适合作为低速大扭矩水液压马达的对偶副材料。     

碳纤维/石墨-铜基自润滑耐磨复合涂层的摩擦学性能

为提高45~#钢的摩擦学性能,采用热压烧结技术,在45~#钢表面制备了以Ni为中间连接层的铜基自润滑耐磨复合涂层。采用扫描电镜和能谱仪对涂层表面及截面的微结构进行了分析;采用球-盘式摩擦磨损试验机与GCr15球配副,在不同载荷和速度下,研究了铜基自润滑耐磨复合涂层和基体的干摩擦学性能,并分析了磨损机理。结果表明:在所有试验条件下,含4wt%碳纤维和2wt%石墨样品的摩擦系数和磨损率均比45~#钢低,且在15 N载荷、500 r/min转速下显示出最优的摩擦学性能。     

PEEK多元复合材料在不同转速下的摩擦学性能和磨损机理

用模压方法制备了Ekonol/G/MoS2/PEEK复合材料,通过摩擦磨损实验方法对其在不同转速下摩擦学性能进行了研究,并用SEM对磨损表面进行了观察和分析,在此基础上探讨了复合材料的磨损机理.结果表明:PEEK复合材料摩擦系数的大小与转速的大小有关;在300 rpm以下,随着转速的增大,复合材料的磨损呈先增加后减小趋势,其磨损机理发生了由粘着磨损向疲劳磨损的转变.转速大于300 rpm时,复合材料的摩擦系数再次增大,磨损加剧.图8,参11.     

温敏性PAC/HPMC水凝胶的制备与性能研究

以醚-羟丙甲基纤维素(HPMC),聚阴离子纤维素(PAC)和氯化铝为原料,通过物理方法制备了一系列热缩型温敏性PAC/HPMC水凝胶,并对凝胶强度、溶胀动力学、耐盐性和温敏性进行了研究. 结果表明:PAC/HPMC水凝胶强度受到HPMC用量和相对分子质量影响. 在研究范围内,当HPMC的2.0%水溶液黏度为4Pa·s,加入量为0.10%时所制备的凝胶强度最大;与纯PAC凝胶相比,PAC/HPMC凝胶在去离子水中的平衡溶涨率有显著提高;PAC/HPMC凝胶的溶胀率随着NaCl溶液浓度的增加而减小,PAC/HPMC凝胶在相同浓度NaCl溶液中的溶涨率高于纯PAC凝胶;HPMC的存在使PAC/HPMC凝胶具有了温敏性,由于HPMC与PAC分子间存在协同效应,PAC/HPMC凝胶的LCST比HPMC的相应温度低.     

超高分子量聚乙烯与45钢的摩擦磨损特性研究

在MMW-1万能摩擦磨损试验机上完成了超高分子量聚乙烯（UHMWPE）与45钢的摩擦磨损试验,研究了载荷和转速对其摩擦磨损特性的影响．结果表明：UHMWPE与45钢对磨时,20N、320r／min试验条件下摩擦系数最小,为0.04;50N、320r／min试验条件下摩擦系数最大,为0.81;相对轻载低速条件下主要存在磨粒磨损,相对重载高速条件下主要存在粘着磨损。     

油基泥浆中P110套管磨损机理和耐磨性能

固井后的技术套管与旋转的钻杆接头在一定正压力下接触导致不同程度的磨损,磨损后套管抗挤毁和抗内压强度降低,威胁油气井的安全。为计算井下套管磨损深度和磨损套管的剩余强度,确定减少套管磨损的有效措施,在油基泥浆中进行了P110套管的磨损实验,测量了不同磨损时间、转速和正压力下套管的磨损效率和摩擦系数。通过套管磨损表面形貌分析,确定了套管磨损机理。油基泥浆中P110套管的磨损效率和正压力和转速成正比,磨损效率在2~4×10-131/Pa之间。各转速下套管表面的磨损机理基本相同,黏着磨损、犁沟和疲劳磨损同时发生。正压力对套管表面磨损机理的影响有较大,低接触力下套管表面磨粒和犁沟磨损同时存在,高正压力下主要发生黏着和犁沟磨损。不同转速和正压力作用下,P110套管主要发生了黏着磨损,采用基于粘着磨损机理的磨损效率模型预测井下套管的磨损程度是可行的。     

一株微生物驱链球菌石油降黏的研究

本文介绍了一株链球菌石油降黏的情况，菌种最适生长条件为35℃，5%接种量，盐质量浓度2000mg/L；不同菌龄的离心菌体，除去菌体发酵液和含菌体发酵液分别与石油作用，可知菌体与其胞外代谢产物均有石油降黏效果，后者起主要作用；且含菌体发酵液与石油作用最佳条件为35℃，菌龄10h，与石油作用14h，转速160r/min，石油黏度由4000mPa·s以上降至500mPa·s。本实验表明实验菌种符合石油降黏条件，可用于进一步工业化微生物驱应用。     

6082铝合金磨损性能分析

以6082铝合金为研究对象进行摩擦磨损实验,分析磨损转速对摩擦系数(μ)、磨损重量以及磨损形貌的影响规律。结果显示,6082铝合金常温下μ随磨损转速的增加先减小后增大,磨损重量变化与μ变化相一致。当磨损转速为392转/min时,磨损机制主要是粘着磨损;当磨损转速为590转/min时,磨损机制以磨粒磨损和犁沟磨损为主;当磨损转速为792转/min时,磨损主机制主要以磨粒磨损和粘着磨损为主。     

载荷对Kevlar/PTFE纤维混杂织物摩擦学性能的影响

采用电子小样织机机织Kevlar/PTFE纤维混杂织物,借助于MMU-5G端面摩擦磨损试验机,激光扫描共聚焦显微镜(CLSM),考察了Kevlar/PTFE纤维混杂织物在高速、干摩擦时不同载荷下的摩擦磨损性能。结果表明,在转速为300 r/min下,载荷越高,稳态摩擦系数值越低,随着载荷的不断增加,稳态摩擦系数下降趋势变缓;织物磨损深度随载荷增加而增加,但磨损率反而降低,织物的摩擦磨损与织物结构有关,磨损方式主要为磨粒磨损,以及PTFE在法向载荷挤压和摩擦剪切作用下发生塑性变形。     

N-月桂酰基谷氨酸钾/芥酸钾复合阴离子表面活性剂蠕虫状胶束及其性能研究

以N-月桂酰基谷氨酸钾（KLAD）、芥酸钾（KEU）及两者复合体系（KAU）为研究对象,分别考察了KCl及不同有机反离子对KLAD、KEU及KAU水溶液性能的影响,优化出KLAD/KCl、KEU/苄基三丙基氯化铵（BTAC）及KAU/BTAC/KCl3种黏弹性蠕虫状胶束体系. 通过表观黏度法研究了3种体系的耐温及耐剪切性能,并对各体系的破胶性能及携砂性能进行了评价. 结果表明,T=100℃时,KLAD/KCl及KEU/BTAC体系的表观黏度（η_a）仅为19.2和37.7mPa·s,而KAU/BTAC/KCl体系的η_a高达82.5mPa·s;T=100℃且连续剪切60min后,KLAD/KCl及KEU/BTAC体系的η_a分别降至14.0mPa·s和19.3mPa·s,而KAU/BTAC/KCl体系仍保持在52.9mPa·s以上. 携砂比为10%时,3种体系的沉降速度分别为0.294,0.113及0.067cm·min-1. KAU/BTAC/KCl体系耐较高温度、耐剪切,携砂性能优越. 有机反离子BTAC与无机反离子KCl对蠕虫状胶束具有较高表观黏度产生了协同效应.      

螺杆转速和机筒温度对加工聚丙烯的影响

分析工艺条件对螺杆注射加工聚丙烯的影响.在不同螺杆转速和机筒温度条件下,使用有限元法数值计算螺杆头为35°锥角且带止逆环的注射螺杆流道内熔体的三维非等温流场.分析了熔体的温度、剪切应力、黏度和黏性热.研究结果表明,在塑化过程中,当螺杆转速由45 r/min提高到105 r/min时,熔体的最大流速、剪切应力和黏性热分别增大了1.60,0.41,2.00倍.当机筒温度从573 K降低100 K时,塑化时熔体的最大速度减小了0.011 m/s,熔体的最大剪切应力、黏性热和熔体黏度分别增加了1.13,1.15,6.39倍;注射时熔体的最大流速减小了0.359 m/s,熔体的最大剪切应力、黏度和黏性热分别增大了1.32,2.40,1.87倍.     

石墨烯作为润滑油添加剂在高温工况下的摩擦学性能

为了探究石墨烯作为润滑油添加剂在高温工况下摩擦学性能和抗黏着性能,采用四球摩擦磨损试验机对添加石墨烯的基础油进行摩擦磨损实验。用XRD对石墨烯进行表征,用基础油和添加不同质量分数的石墨烯润滑油进行对比。结果表明:在润滑油中添加石墨烯能显著提高摩擦副在高温工况下的摩擦学性能和抗黏着性能。在质量分数为0. 03%时,其摩擦系数约降低22. 5%,磨斑直径约减少48. 9%,抗黏着时间约增加44. 9%。     

摩擦条件对钢质摩擦材料第三体及磨损的影响

摩擦条件对摩擦材料表面第三体的连续性产生重要影响,进而影响材料的摩擦磨损性能.选用两种轨道车辆用低合金制动盘材料与铜基粉末冶金材料为配对摩擦副,在不同速度、压力条件下进行摩擦试验,观察第三体的形成过程中,表面形貌的变化规律及磨损机理.结果表明:在特定的摩擦条件下,第三体的显微硬度可达800~900HV,远高于基体材料的硬度;连续、致密的第三体,使材料具有最低的磨损率;当摩擦转速和压力过低时,磨粒磨损为主要磨损形式,当摩擦转速和压力过高时,黏着磨损将成为主导;在第三体的形成破坏过程中,摩擦速度、压力过低或过高均可能使第三体的破坏速度大于形成速度,使材料的磨损率增大.     

不同润滑介质下铜箔摩擦磨损性能研究

使用立式万能摩擦磨损试验机研究铜箔在无润滑、水润滑、基础油和CFO润滑油条件下的摩擦磨损行为以及接触压力和铜箔厚度对摩擦副摩擦磨损特性的影响。结果表明,在无润滑、水润滑、基础油和CFO润滑油介质下,接触压力为0.15MPa、转速为100r/min时,铜箔平均摩擦系数分别为0.572、0.457、0.274、0.205,基础油和CFO润滑油具有显著的润滑效果;摩擦系数随接触压力的增大而减小,磨损率随接触压力的增大而增大,磨损率在接触压力为0.3MPa附近存在明显的上升折点。     

聚乙烯醇压裂液有机硼交联剂YL-J的合成及应用

合成了一种适用于聚乙烯醇压裂液的有机硼交联剂YL-J.确定最佳合成条件为:硼砂质量分数20％,丙三醇25％,二乙醇胺30％,氢氧化钠1％～5％,反应时间4.Oh,反应温度80℃.流变实验表明,交联剂YL-J与聚乙烯醇稠化剂交联产生的冻胶在80℃剪切速率为170 s-1下连续剪切3600s,压裂液黏度250 mPa·s.静态悬砂实验表明,该压裂液体系具有较好的携砂性,砂子的沉降速度低于0.18 mm/s.破胶实验表明,聚乙烯醇压裂液破胶液黏度为2.3 mPa·s,低于油田要求的10 mPa·s,残渣质量浓度为79 mg/L.实验结果表明,有机硼交联剂YL-J交联的聚乙烯醇压裂液完全能满足压裂现场施工的要求.     

熔融法制备分散型黏度指数改进剂及其对增黏性能的影响

以具有较低门尼黏度的三元乙丙橡胶(EPDM)为原料,通过添加引发剂与提高双螺杆挤出机螺杆转速的应力诱导复合引发方法,研究EPDM与马来酸酐(MAH)的官能化反应,表征官能化产物胺化反应后作为分散型黏度指数改进剂的性能。结果表明:官能化反应主要是由引发剂引发和应力诱导引发共同作用所完成;所得分散型黏度指数改进剂的增稠能力都随着螺杆转速的增加而增大,当螺杆转速为800 r/min时,黏度指数达218,稠化能力最强为14.47 mm2/s。当胺化物加入量为0.24%时,黏度指数改进剂的黏度指数达223,稠化能力达到最大值14.74 mm2/s。     

醇胺溶液吸收酸性气体的强化传质性能

选取二乙醇胺溶液作为化学吸收液吸收酸性气体CO2,通过建立气液两相强化吸收装置,考察吸收液温度、吸收液浓度、气相搅拌强化和液相搅拌强化等条件对气液两相间传质性能的影响.结果表明:在吸收液温度60℃,吸收液二乙醇胺溶液浓度1.2 mol/L,气相转速200 r/min,液相转速300 r/min时,传质系数为0.021kmol/(s·m2·MPa),具有较高的CO2吸收效率.     

纳米MoS_2复合陶瓷层结构与性能

为提高铝合金的表面硬度并降低其在摩擦磨损过程中的摩擦系数,在电解液中添加二硫化钼纳米粒子,利用微弧氧化技术在ZL109铝合金表面制备出含有二硫化钼的复合陶瓷层,且其表现出良好的摩擦学性能.添加二硫化钼纳米粒子后,陶瓷层的表面粗糙度降低,但是硬度未发生明显改变.在摩擦磨损试验中,复合陶瓷层的摩擦系数相对普通陶瓷层有所降低.在二硫化钼纳米粒子质量浓度为5g/L时,陶瓷层的摩擦系数最低,相对普通陶瓷层下降47%.