橡胶磨损机理的研究

概要地介绍了近１０年来在橡胶磨损机理研究方面所取得的主要成果。包括干磨粒磨损和湿磨粒磨损的磨损机理与磨损方程；油性磨粒磨损的基本特性与磨损机理；线接触干磨粒磨损的理论；磨粒侵蚀的物理过程及其磨损率的回归方程。这些研究结果，不仅丰富和发展了橡胶摩擦学，而且对于提高橡胶易损件的使用寿命也具有实用价值。     

流化床内颗粒磨损研究

通过流化床内颗粒磨损实验,探讨了磨损率随床重、气速及时间的变化关系,并对磨损前后物料粒径分布进行了对比,推断出颗粒的磨损机制．     

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，摩控系数随相对速度的增加而增大，随比压的增加而减少。实验证明，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。     

接触线磨耗问题的研究

随着电气化铁道列车运行速度的提高,弓网间接触力会发生变化,系统会产生自激振动,振动幅度过大会造成受电弓滑板与接触网导线分离,出现离线现象。离线对电力机车牵引供电是非常有害的,不仅会引起机车受流不良,造成机车运行不稳定,加速接触网和受电弓滑板的磨耗,产生无线电信号干扰,损坏机车电气设备,严重时还会造成弓网故障引起列车停运,给国家造成巨大的损失。本文就接触线和受电弓的磨损问题从理论和实际的两方面进行研究以期找出能够减少磨耗的方法,更好地服务铁路运营。     

蜗杆副传动接触线载荷的研究

建立了蜗杆副在常规的润滑与磨损传动条件下,齿面接触线载荷的计算模型,结合蜗杆副传动的润滑与磨损规律特点,阐明了蜗杆副传动中,弹性流体动力润滑油膜和齿面磨损状态对齿面接触线载荷变化规律的影响。     

电接触滑动摩擦磨损试验机的研制

为了研究电接触导线材料的摩擦磨损性能，自行研制了一台新型电接触滑动摩擦磨损试验机。本试验机既可测电接触材料的干滑动摩擦磨损特性，也可测电接触条件下的滑动摩擦磨损特性。该设备结构简单、操作方便，测量数据准确，可在一定范围内实现电压、电流、载荷、速度的单、多因素控制，可有效地对不同的电接触材料进行摩擦学性能研究。     

蜗杆传动磨损的理论分析

提出一种分析蜗杆传动齿面磨损量的计算模型,用Archard磨损公式,推导出齿面磨损深度的计算公式.以阿基米德蜗杆副为例,利用空间啮合原理求解出其齿面接触线和相对滑动速度.并在计算过程中引入啮合循环和时间步骤的概念,研究了该种传动副齿面磨损的分布规律,分析了齿面磨损深度的影响因素和一般规律.     

分形特征表面接触磨损模拟

为实现粗糙表面微观接触磨损的精确预测,根据分形理论对传统的只考虑弹性-塑性两状态的二维分形接触模型进行了修正,并构建了包含弹性-弹塑性-塑性完全状态的三维粗糙表面分形接触模型.通过去除塑性接触微凸体在截断平面作用下形成的球台方法来模拟微观磨损,磨损系数由被去除的球台体积与总接触微凸体体积之比来表征,采用数值仿真分析了磨损系数与分形参数、载荷和材料等因素间的依赖关系.计算结果表明,磨损系数随表面粗糙程度的增大而增大,随接触载荷的增大而减小并趋于相对稳定.接触副材料属性决定了微凸体临界接触面积,进而影响了磨损系数.该模型给出了微观磨损机理的数学描述,为界面接触磨损研究提供了新思路.     

复合镀层电触头的冲击磨损与电接触性能研究

本文运用扫描电子显微镜(SEM)对复合镀层触头材料在冲击载荷作用下的表面形貌进行了分析研究,并用俄歇电子能谱仪(AES)对冲击区表面成份进行了分析。结果表明:闭合过程中的机械冲击对该类触头的形貌有严重损坏作用,可引起冲击磨损从而导致电接触性能变化。本文还提出了一种冲击磨损模型,并用它很好地解释了复合镀层触头的冲击磨损机理与电接触性能改变规律,并初步探讨了该类继电器触头的粘接失效机理。研究结果还表明,冲击磨损造成底层镀金层的裸露是导致该类继电器触头粘接的主要因素。这对工程上进一步改善其电接触性能提供了理论依据。     

接触轮式强力平面砂带磨削及其磨损试验研究

砂带磨损是影响加工精度、表面质量、加工效率和生产成本的重要因素之一。以往的研究只局限于普通砂带磨削的磨损，而强力砂带磨削磨损研究尚未见诸报导。本文对接触轮式强力平面砂带磨削的砂带磨损过程、砂带磨损形式、磨损机理及磨削参数对磨损的影响作了大量的实验研究。测定了此种磨削上的相对金属切除率、磨削法向力、磨削条件下砂带的金属去除机理和磨损机理，得出了一些重要结论。     

三体磨料磨损的分析与计算

本文在理论分析和大量试验的基础上,提出三体磨料磨损计算模型,并且用来对Rabinowicz等人的试验进行计算.理论计算值与实验结果比较接近,尤其是它们的相对变化趋势一致.     

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。     

紫铜/铬青铜摩擦磨损过程中电弧特性

以紫铜/铬青铜为摩擦副,在HST-100高速载流摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损试验,试验过程中使用高速摄像机拍摄电弧放电的过程。研究结果表明:随着电流增大,摩擦因数降低,磨损率、电弧燃弧率及电弧能量均增大;电弧放电现象是随机的;紫铜/铬青铜的磨损行为主要有黏着磨损、熔融喷溅、氧化和塑性变形。     

次接触过程

提出一类新的粒子系统——次接触过程。它是近邻粒子系统,并以接触过程为自己的特例。讨论了它的一些性质和临界现象,指出它既不吸引也不可逆,并且求得该过程存活时,其参数的范围。这一结果是接触过程相应结论的推广。     

考虑边界润滑的间隙机构运动副接触磨损

考虑到间隙机构运动副中的边界润滑和副元素接触时的边界条件，采用非线性弹簧和阻尼建立了边界润滑条件下的接触摩擦模型，并结合摩擦学理论给出了间隙机构中运动副表面的磨损计算公式；通过数值仿真，对运动副副元素的动态接触磨损进行了分析，确定了副元素表面磨损最严重的区域，并发现副元素弹性变形速度是影响磨损的主要原因，副元素分离后进入碰撞时弹性变形速度大使磨损加剧，运动副副元素由于弹性变形而出现连续变形接触时弹性变形速度小使接触磨损减缓。     

屈曲约束支撑线接触长度的简化计算

针对屈曲约束支撑,提出了核心单元与约束单元由点接触过渡到线接触时,线接触长度的简化计算方法.针对所采用的力学模型,利用轴心受压杆件的四阶微分方程,忽略不稳定的偶数阶反对称屈曲模态,并引入线接触终止点处杆件曲率为零的简化假定,推导了核心单元与约束单元发生线接触时的荷载变化范围以及挠度计算公式,重点讨论线接触段最大长度的简化计算.理论分析表明:线接触长度与核心单元和约束单元的间隙无关,仅与核心单元两端的约束情况有关;当核心单元两端采用铰接时,线接触段的最大长度为L/2(L为核心单元的长度),随着轴向荷载P的增大,将发生线接触段的再次屈曲;当两端采用固定连接时,线接触段的最大长度为L/3,随着轴向荷载P的增大,也将发生再次屈曲.该公式不仅物理意义明确,而且具有简单的表达形式,适合进行接触长度的快速求解.     

三体磨损中材料塑性变形磨损的数值模拟

根据三体磨损是典型的随机过程这一特点，运用蒙特卡罗方法模拟在球形磨料的作用下，材料塑性变形磨损的磨损率。模型结合接触力学、低周疲劳损伤力学原理，计算了对不同金属材料进行配偶时被磨材料的磨损率。为了验证模拟的正确性，采用近似圆球形的石英砂磨料，在与模拟计算相同的实验条件下，进行了三体磨损实验。结果表明，实验与模拟数据符合较好。     

齿轮接触线长度和重合度系数

改进了斜齿轮接触线长度的计算公式,并总结了接触线长度随εα、εβ的变化规律及啮合过程的动态统计规律。认为接触强度重合度系数公式及斜齿轮有限元计算均应以动态统计平均接触线长度为依据。同时对ISO6336及AGMA2001 B88中接触强度重合度系数公式提出了商榷,并提出了新的公式。     

陶瓷摩擦副磨损机理的研究

从陶瓷摩擦副的应用实例出发,叙述了Al2O3陶瓷的结构和性能,分析了陶瓷材料的摩擦特性和磨损过程,在此基础上说明陶瓷材料的磨损率是很低的,在工业产品中应用陶瓷摩擦副零件是可行的。