高速干滑动摩擦系数的有限元仿真计算研究

针对高速运动下的摩擦副如滑靴与轨道之间存在摩擦磨损且实际工况下摩擦系数难以测定的难题,提出了一种利用有限元计算摩擦系数的数值研究方法。基于W-M函数法,利用MATLAB对不同粗糙度下的表面轮廓完成了数值模拟分析,采用ABAQUS二次开发,实现了在有限元中快速建立粗糙表面模型的功能。以此为基础,对滑靴在运行过程中摩擦系数的动态变化规律进行了研究,得到了摩擦系数与载荷、速度之间的数学关系模型。通过销盘磨损实验对其部分仿真结果进行验证,实验结果与公式预测误差在10%以内,证明了该数学关系模型的有效性,为高速下干滑动摩擦特性的研究奠定了基础。     

柱塞泵滑靴卡盘与球头的相对位置及摩擦功耗

研究了柱塞泵滑靴卡盘和球头的相对位置.通过分析返程弹簧力,明晰了球头和滑靴卡盘的受力,推导出滑靴卡盘绕球头运动造成的摩擦功耗的数学表达式.研究表明:柱塞泵的弹簧力、球头的半径、泵的转速、斜盘倾角以及滑靴卡盘与球头之间的材料摩擦系数是影响二者摩擦功耗的重要参数.文中还对采用不同配合材料的滑靴卡盘和球头进行了摩擦实验,分析...     

激光表面改性对牵引系数的影响研究

该报告研究了激光表面改性技术形成的规则、宏观耐磨形貌对提高油润滑条件下牵引系数的影响,分析了小尺度滚滑摩擦磨损试验机、高速轮轨黏着试验台和实际轮轨接触润滑状态之间的相似律。研究结果表面,激光表面改性技术可以有效地在轮轨表面形成具有宏观性、规则性和高耐磨性的表面形貌。该表面形貌可以有效地增加列车的牵引系数。通过相似律分析表明,小尺度低速滚滑摩擦磨损试验机不能模拟实际高速列车轮轨接触水润滑状态,而大型高速轮轨粘着试验台是在实验室研究实际高速轮轨关系的有效工具。     

铝碳陶瓷材料的摩擦磨损性能

以铝碳陶瓷材料作为研究对象,利用摩擦磨损实验机研究了铝碳陶瓷材料在干摩擦和固体润滑两种状态下的摩擦磨损性能,并采用有限元方法分析了两种摩擦状态下的应力分布情况.实验结果表明,干摩擦及润滑状态下试样的滑动摩擦系数随载荷的增加而减少;并且润滑状态下滑动摩擦系数仅是干摩擦状态下滑动摩擦系数的1/2左右; 有限元分析结果表明,铝碳陶瓷材料干摩擦状态下最大剪切应力大于最大正应力,试样表面容易发生由微断裂引起的磨粒磨损.固体润滑状态下的接触应力很小,这是因为固体润滑状态下主要发生的是固体润滑涂层材料之间的内摩擦.     

考虑油膜非均匀性的滑靴润滑特性研究

采用倾斜姿态描述法将滑靴的倾斜引入分析;利用表面形貌仪对实际磨合后的滑靴进行底面轮廓形貌测量,获得了磨损后滑靴密封带表面的概约轮廓,从而建立了滑靴非均匀间隙油膜厚度描述模型,对滑靴油膜压力控制方程以及流量守恒方程进行联合求解,从而获得了滑靴底面的压力分布. 由此对非均匀间隙下的滑靴油膜压力、承载、泄漏等基本润滑特性进行研究,发现表面微观磨损轮廓对其承载特性有重要影响,有助于保持稳定性;滑靴倾斜方位对润滑特性有显著影响,在实际分析中需要加以考虑.      

PTFE复合涂层摩擦磨损性能研究

利用球—盘摩擦磨损试验机,对PTFE复合涂层表面的摩擦磨损性能进行了研究,揭示了涂层表面摩擦系数和速度、载荷之间的关系,同时对涂层表面磨损机理进行了一些有益的探索。     

压缩机动涡旋表面磷化膜层的磨损性能

采用AMSLER摩擦磨损试验机,模拟压缩机上支撑与动涡旋摩擦副,对灰铸铁表面磷化膜层摩擦副在不同条件下的摩擦磨损性能进行了研究,采用扫描电子显微镜(SEM)观测摩擦磨损表面形貌.试验结果表明:磷化工艺可以有效降低灰铸铁与磷化膜层之间的摩擦系数;在摩擦磨损过程中,磷化膜避免了金属表面的直接接触,降低了摩擦副之间的黏着.磷化试样在高速和低速条件下的抗咬合性能均优于未磷化试样.     

轴向柱塞泵滑靴副动压承载特性研究

对轴向柱塞泵滑靴副稳态工况下动压承载规律展开了理论和试验研究,考虑了滑靴所受离心力等倾覆力矩的影响,结合了滑靴实际受力情况,建立了稳态工况下滑靴副摩擦动力学模型,研究了滑靴底面油膜动压承载规律.结果表明,滑靴与斜盘之间总是形成楔形收敛间隙,有利于滑靴副动压油膜的形成,滑靴倾斜方位角基本稳定在170°左右.试验结果较好地验证了仿真结果.      

轴向柱塞泵滑靴副热平衡间隙及影响因素分析

为了改善轴向柱塞泵滑靴副润滑特性,考虑滑靴副与油膜之间的热传导关系,提出了一种基于控制体能量守恒定律的滑靴副热平衡间隙公式,讨论不同柱塞腔压力、缸体转速以及进口油液温度对热平衡间隙的影响.研究结果表明,滑靴副的热平衡间隙与材料的线膨胀系数和导热率成反比,影响材料的抗温升变形以及摩擦副的配合性能;滑靴和斜盘因表面温度升高而产生热膨胀,导致热平衡间隙显著减小,与柱塞腔压力、缸体转速以及进口油液温度成正比.因此,滑靴应该选取线膨胀系数和热导率大的材料,对于斜盘则正好相反,以减少滑靴表面磨损.     

基于乳化液的ZCuPb20Sn5和ZL108摩擦磨损特性研究

为了考察ZCuPb20Sn5和ZL108在乳化液润滑条件下的摩擦磨损性能,在MMW -1摩擦磨损试验机上对两种材料进行了销盘摩擦副和止推圈摩擦副的试验研究,得出了在不同载荷和转速下,两种材料的磨损量、磨损率、摩擦力及摩擦系数等实验结果,采用MATLAB三次样条拟合工具分别得出了摩擦系数和磨损率与载荷和速度之间的关系曲线...     

7075铝合金变载荷摩擦模型研究

采用自主设计的摩擦试验机,研究在边界润滑条件下不同载荷对7075铝合金板料摩擦系数的影响,利用ORIGIN拟合软件建立基于载荷摩擦系数的变载荷摩擦模型,结合ABAQUS有限元仿真和实际冲压试验,验证所建模型的有效性。研究结果表明：在2～6 N范围内,随着载荷的增加,7075铝合金板料摩擦系数逐渐减小,表面划痕数量和宽度增加,犁沟磨损越发显著;基于变载荷摩擦模型仿真模拟锥形件的厚度更接近于实际冲压锥形件的厚度,验证了该摩擦模型的有效性。     

增韧Al_2O_3陶瓷的摩擦学性能研究（Ⅰ）──无润滑条件下淬火GCr15钢与陶瓷对磨

本文对三种不同性能的Ａｌ２Ｏ３陶瓷与淬火钢在无润滑条件下的摩擦磨损机理进行实验分析，发现摩擦付的摩擦系数几乎与陶瓷的力学性能无关，但陶瓷的磨损速率与陶瓷力学性能特别是断裂韧性之间存在一定的关系．在于摩擦条件下，由于粘着力作用，金属从对偶件转移到陶瓷表面，转移的金属膜厚度往往超过陶瓷峰元的高度，从而隔开了陶瓷与金属的直接接触，陶瓷的主要磨损机制是摩擦表面的裂纹源在疲劳应力作用下沿薄弱的晶界扩展，最终形成磨拉的脱落，造成陶瓷磨损．     

摩擦制动器温度场的研究现状和展望

对摩擦制动器温度场及摩擦副之间热分配机制、制动过程的能量转换现象、温度场求解方式、表面摩擦温度模型、温度和磨损的关系、热弹性不稳定问题、表面接触模型、热生成模型、表面氧化膜对摩擦系数的影响等问题的研究现状进行了综述和评价,最后展望了摩擦制动器温度场的研究方向.     

冷轧Q235钢/45钢摩擦磨损行为研究

为了研究冷轧Q235钢/45钢在干摩擦实验条件下的表面摩擦磨损行为,在M-2000型摩擦磨损试验机上分别进行了等速变载荷、等载荷变速和等速变载荷间歇接触冲击条件下的摩擦磨损试验.利用摩擦力矩-摩擦系数法对Q235钢的摩擦磨损机理特性进行了研究分析.结果表明,冷轧Q235钢的摩擦系数和磨损量随载荷的增加而增加(但增加趋势减缓)、随转速的提高而减小.在间歇接触冲击时,其摩擦系数比其他两种条件下的摩擦系数大1.4～3.3倍,磨损量比其他两种条件下的磨损量大1.24～1.51倍.     

微器件表面DTMS/Mo-MOFs新型固体润滑涂层的摩损模拟与实验研究

以新型的十二烷基三甲氧基硅烷(DTMS)/钼金属有机框架(Mo-MOFs)固体润滑涂层处理后的飞行器航电微器件为研究对象,单纯DTMS涂层处理器件为参考对象,首先通过正交微摩擦测试得到一系列不同载荷和摩擦速率下的表面磨损量,在此基础上建立了定量的Archard磨损本构模型.利用MSC.MARC软件对DTMS/Mo-MOFs和DTMS涂层处理后的微器件表面进行有限元模拟对比实验,并在高次来回摩擦预设条件下,研究不同载荷以及相对速率对涂层磨损率的影响,以及不同摩擦部位的磨损量.结果表明复合涂层提高了微器件表面的润滑性能,降低了接触面的滑动摩擦系数,当载荷以及相对速率增大时,涂层的磨损率也随着增大,且往复摩擦实验表明,涂层表面中间部位磨损最大.     

双粗糙表面接触模型中微观摩擦系数的确定

通过考察双粗糙表面接触模型中微观摩擦系数的取值对接触表面的法向变形与法向载荷关系的影响,研究了磨削表面接触模型中微观摩擦系数的取值问题。采用表面轮廓仪测量磨削表面的轮廓数据,然后建立二维弹塑性有限元模型,计算不同微观摩擦系数时试样的法向变形与法向载荷关系。计算结果表明,接触表面间的微观摩擦系数对低面压下的接触变形影响比较大,载荷比较高的时候,摩擦系数的取值并不显著影响接触变形。在微观摩擦系数不为零时,法向变形与法向载荷关系曲线存在一个下陷区,摩擦系数越小,下陷区越小。与实验结果对比,发现忽略摩擦系数的计算结果与通过实验获得的法向变形与法向载荷关系最为接近,双粗糙表面接触模型中忽略微观摩擦系数比较合适。此外还根据计算结果研究了微观摩擦系数的取值对最高接触应力和真实接触面积的影响,发现忽略微观摩擦时,接触应力水平降低,真实接触面积有减小的趋势。     

树脂基复合材料中石墨与MoS2的减摩作用机理

针对我国传统铁路滑床板在应用过程中存在的浪费和污染问题，研制了环氧树脂基减摩复合材料涂层以替代润滑油层，改善滑床板的性能．在M200环块磨损试验机上考察了复合材料中减摩相对复合材料一钢摩擦学特性的影响，对磨损后的钢试样表面进行了X光电子能谱分析与扫描电镜观察，对石墨与MoS2的减摩作用机理进行了探讨．结果表明：复合材料中添加石墨可有效降低摩擦副的摩擦系数，大幅度提高复合材料的耐磨性；MoS2在摩擦过程中发生氧化转变为MoO3，失去了层状结构，因而不能降低摩擦系数，但同时MoS2抑制了树脂向钢试样表面的转移，可有效提高复合材料的耐磨性．     

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3N载荷与200r/min转速、5N载荷与200r/min转速和3N载荷与400r/min转速工况下平均摩擦系数分别为0.534、0.598和0.642;在5N载荷下相较3N磨损量提高了40.0%,在400r/min转速下相较200r/min磨损量提高了185.5%.ABS仿生表面在3N载荷与200r/min转速、5N载荷与200r/min转速和3N载荷与400r/min转速工况下平均摩擦系数分别为0.336、0.346和0.378;在5N载荷下相较3N磨损量提高了2.69%,在400r/min转速下相较200r/min磨损量提高了12.5%.UV样品为粘着磨损,而ABS样品黏着...     

自凝与热凝树脂义齿材料摩擦磨损行为对比

在自制的往复摩擦磨损实验台上,以球面接触方式,在干摩擦、法向压力为20N、往复频率为0.5Hz、摆幅85mm条件下,研究了牙科用的自凝和热凝树脂球分别对自凝树脂板的摩擦磨损行为.实验过程中利用动态应变仪测量摩擦过程中应变片的应变,进而计算出摩擦系数.结合电镜观察比较得出了自凝与热凝2种义齿材料的耐磨性能:自凝树脂义齿材料磨损过程中会出现材料塑性流动和表面致密的光滑层,磨损轻微,后者材料致密性差有气孔,磨损过程中出现层状磨损,气孔周围材料易脱落,结果自凝材料的摩擦系数低于热凝材料,且耐磨性高于热凝材料.     

热反挤润滑剂摩擦因子预测及模具磨损分析

摩擦因子预测的准确性是模拟结果能否反映现实的关键,对指导实践具有重要意义。通过对不同摩擦系数下30CrMnSi热反挤压杯形件的成形力的模拟与实验进行对比研究,利用误差平方和以及多项式的最小二乘法对模拟数据进行处理,反推出工况下润滑剂油基石墨的摩擦因子,并加以匹配分析。另外针对不同摩擦因子对模具磨损程度的影响进行了对比研究。经分析与对比研究成功预测出了实况下的摩擦因子值及摩擦与磨损的关系。