过盈配合拆解的界面损伤及其预测模型研究

在机械装备中经常使用过盈配合,过盈配合拆解的难度大,再制造拆解时常常会造成配合界面损伤而导致零件无法再制造。文章针对过盈配合拆解的界面损伤,设计了过盈配合拆解的模拟试验,阐述了试验原理和过程;根据试验结果,分析界面损伤的形式和产生损伤的机理,确定了界面损伤定量表征参数为拆解界面损伤深度;研究了过盈量、材料类型与界面损伤的关系;对Archard模型进行修正,结合试验数据,建立了界面损伤预测模型。     

盐浴软氮化50#钢摩擦学性能

通过在不同栽荷和摩擦状态下试验,考察了盐浴软氮化后50#钢试件的摩擦学性能。结果表明：盐浴软氮化处理可在试件表面形成氮化层,氮化层在干摩擦状态下的摩擦系数在0．333左右。当载荷为720N时,干摩擦状态下摩擦面的摩擦系数持续增加,但增量减少。此外,表面氮化层也提高了试件在干摩擦、栽荷小于等于396N条件下的抗磨损能力。     

滑动速度对织构化表面润滑状态的影响

为了研究滑动速度对织构化摩擦副的润滑状态的影响,采用Nd:YAG固体脉冲激光对GCr15钢盘表面进行织构化处理,形成直径约150μm、深度约30~40μm的环形排列的微孔。在摩擦试验机上对Al_2O_3陶瓷球/GCr15钢盘进行摩擦学性能测试,并基于Stribeck曲线和弹流理论研究滑动速度对织构化表面润滑状态的影响。研究结果表明:在油润滑条件下,试样的摩擦因数随滑动速度的增大而减小。当滑动速度大于2 m/s,润滑状态从混合润滑逐渐进入到流体润滑区域;而经过织构化处理的配副能在较低的速度下实现由混合润滑向流体润滑状态过渡。根据磨损形貌比对可以看出:在流体润滑状态下,织构可以增加摩擦配副间的润滑膜厚度,使流体产生额外动压,提高油膜承载能力,减少磨痕宽度。     

圆锥过盈联接几何参数对其接触面微动损伤的影响

针对圆锥过盈联接接触面的微动损伤,重点讨论其轴套配合的几何参数与微动损伤的关系,运用平面应力应变求解法和数值模拟法,建立圆锥过盈联接的力学和有限元模型,分析不同套管槽数、配合长度、锥度和套管壁厚对轴和套管结合面的应力分布及接触状态的影响,研究接触应力和摩擦切应力随几何参数的变化规律,并进一步揭示该类联接的微动损伤机理。结果表明,圆锥过盈联接的接触面应力分布不均匀;随着套管槽数和锥度的增加,接触应力及摩擦切应力增大,接触面的滑移区减小;随着配合长度和套管壁厚的增大,接触应力和摩擦切应力减小,接触面滑移区增大。     

不同粗糙度条件下硅橡胶表面织构润滑特性的研究

为了研究表面织构在不同粗糙度条件下的润滑特性,使用球-盘式摩擦实验机,以具有不同粗糙度和表面织构的硅橡胶(PDMS)试样盘为下试样、GCr15轴承钢球为上试样进行摩擦实验,润滑液采用体积分数为60%的甘油-水溶液.实验结果表明,在较低的滑行速度下,表面织构会增大光滑PDMS试样的摩擦因数,但却降低粗糙PDMS试样的摩擦因数.当摩擦副处于混合润滑状态时,试样表面粗糙度有一个最优值范围,在该范围内织构化的试样具有最优的摩擦性能,如在滑行速度为1mm/s、织构面积率为10.4%的情况下,粗糙度为230nm的试样比粗糙度为20、280和360nm的试样具有更低的摩擦因数.     

一种双悬臂梁柔性销轴的微动疲劳研究

大型齿轮增速箱的行星齿轮轴常采用过盈配合的双悬臂梁柔性销轴结构,而该处的过盈配合结构易产生微动疲劳.通过理论计算获得有效过盈量的最值,再利用有限元软件Abaqus模拟柔性销轴的弯曲受载过程,分析弯曲载荷、过盈量和渗碳层深度3个因素对接触应力、摩擦剪切应力以及滑移幅值的影响情况,探究各因素对微动疲劳损伤的影响程度,并使用...     

悬臂梁平面结合面参数的识别技术研究

基于频率阻尼比法,提出了一种利用悬臂梁的平面结合面参数识别测试模型,采用有限元法建立了力学模型,通过模态试验优化识别出干摩擦和油脂润滑这2种不同介质状态下结合面的法向刚度系数和法向阻尼系数,并拟合出结合面动态参数随面压力的变化规律．研究结果表明,悬臂梁测试模型对于优化识别平面结合面的动态参数具有较高的精度,干摩擦和油脂润滑结合面的动态参数随面压力的变化不仅具有较强的非线性,而且油脂润滑结合面的动态参数值要比干摩擦的参数值大．     

织构化的铝合金表面摩擦学特性研究

本文利用精密加工方法在铝合金表面加工出不同的织构,通过摩擦磨损试验研究了表面织构形态对试样动压润滑、摩擦磨损特性的影响。结果表明,铝合金表面织构化可以有效地改善其摩擦学特性。条纹状织构深度越深,动压润滑效果越好,摩擦系数越小,磨损深度越浅;当网状织构夹角由小变大时,试件表面摩擦系数呈现抛物线变化,磨损深度随之增大。     

压缩机转子过盈配合温差拆解松动量模型研究

为了对过盈配合的叶轮和轴进行无损拆解,对温差拆解过程中的温度加载进行规划,通过选取合理的温度加载参数,获得理想的拆解效果。通过理论推导和在ANSYS中进行仿真计算,建立温差拆解过程中叶轮和轴配合面松动量的数学模型。通过改变相关参数,分析温度加载位置、加载时间对轴孔配合松动量的影响规律,找出合理的加热温度、加热时间和加热位置。研究结果表明,当其他因素一定时,在叶轮轮毂加热优于在叶轮流道加热,温度加载时间为1 400s时轴和孔的配合面松动量最大,对拆解最有利。     

椭圆形截面织构的最优参数设计模型

为建立流体润滑状态下表面织构的最优参数设计模型,采用求解表面织构润滑计算模型的方法研究织构参数和工况参数对摩擦因数的影响规律.研究结果表明:最优织构直径越大,其对应的最优织构深度也越大;深径比参数不能作为织构尺寸参数对摩擦因数影响的唯一表征,即织构直径和深度2个参数应分别进行研究,但当深径比在0.005～0.01之间时,不论织构直径和深度如何,其对应的摩擦因数均较小;最优织构面积比与织构尺寸参数及工况参数无关;载荷越大,速度越小,对应的最优织构深度越小,而最优织构直径越大.在仿真结果的基础上,建立椭圆形截面织构的最优参数设计模型,并对模型进行试验验证和应用分析.     

微量润滑磨削界面的分子动力学模拟

为了研究微量润滑磨削界面的冷却润滑效应,以离子液体作为微量润滑磨削液,对微量润滑磨削界面进行了分子动力学模拟研究。分析了微量润滑磨削界面的热量分配关系,揭示了磨削界面热量的产生与传散机制,研究了磨削过程中磨削力、磨削力比以及磨粒工件之间液膜状态的变化。结果表明:离子液体雾滴在磨削界面的冷却效果显著,工件的热量分配比由干磨时的74.1%减小到微量润滑磨削时的68%～69%;磨削热主要来源于剪切变形区内工件材料发生的晶格变形,其次是磨粒与工件之间的摩擦;磨削热首先在工件基体、磨粒和切屑之间传递,然后经切屑传递给雾滴,雾滴再传递给磨粒;磨削力随未变形切屑厚度的增加而线性增大;当磨粒切入工件形成切削作用时,磨粒-工件界面和磨粒-切屑界面会产生极高的挤压应力,导致难以形成边界润滑膜。     

不锈钢表面条纹织构倾斜角对摩擦性能的影响

利用电加工的方法在不锈钢表面分别制备了垂直织构和倾斜织构两种条纹织构试样,利用UMT-3摩擦磨损仪研究了具有不同倾斜角表面织构试样的摩擦性能,考察了在干摩擦和油润滑条件下摩擦接触副在织构区摩擦系数的变化情况,分析了条纹织构倾斜角对摩擦性能的影响.结果表明,钢球在织构表面区域滑动过程中,摩擦系数经历了一个先降低后增高的过程,即织构的存在导致了摩擦系数的波动.与垂直织构相比,倾斜织构会导致更明显的摩擦系数波动,且波动幅度与织构倾斜方向有关.当摩擦方向与织构倾斜方向相同时,摩擦系数的变化幅度较反方向更大.     

冷轧组合式支承辊过盈配合面应力和微动滑移的分布及影响因素

采用ABAQUS软件建立冷轧组合式支承辊的三维模型,通过模拟带钢轧制过程获得不同工艺参数条件下支承辊辊套和辊芯之间过盈配合面的应力及微动滑移分布,并分析了辊套厚度、配合面摩擦系数、过盈量、轧制力、弯辊力等参数对过盈配合面应力分布及微动滑移量的影响规律。结果表明:过盈配合面上周向应力最大,径向应力次之,且二者均在轧辊压扁区达到最大;离支承辊长度方向对称面越远,过盈配合面上的微动滑移量越大,且压扁区边部的周向滑移量最大,压扁区中部的轴向滑移量最大;支承辊外径不变时,辊套厚度与过盈配合面等效应力成正比,与微动滑移量成反比;摩擦系数对等效应力影响很小,但与微动滑移量成反比;当过盈量增大时,配合面上的接触应力和应变都增大,微动滑移量先增加后趋于稳定;轧制力增大导致过盈配合面微动滑移量和轧辊压扁区等效应力增大,但弯辊力对等效应力及微动滑移的影响均较小。     

硫化异丁烯对航空钢油气润滑的影响

直升机齿轮传动要求有30⁶0 min的干运转能力,以免减速器润滑系统出现故障时,造成灾难性的后果。采用油气润滑方式,对T321进行不同质量分数的抗磨效果对比试验,为降低试验成本,以销盘摩擦磨损试验代替齿轮传动试验。不同含量的硫化异丁烯分别加入到DOD-L-85734航空油中,做航空钢摩擦副45 min的油气润滑试验。结果表明:抗磨效果最好的是添加量1%,只喷油气4次、用油量仅0.02 mL,则其45 min的磨痕宽度仅为427μm,而干摩擦仅50 s的磨痕宽度却为632μm。含抗磨剂的油气润滑为解决直升机传动系统干运转问题提供了一种可行方案。     

硫化异丁烯对航空钢油气润滑的影响

直升机齿轮传动要求有30～60min的干运转能力,以免减速器润滑系统出现故障时,造成灾难性的后果。采用油气润滑方式,对T321进行不同质量分数的抗磨效果对比试验,为降低试验成本,以销盘摩擦磨损试验代替齿轮传动试验。不同含量的硫化异丁烯分别加入到DOD-L-85734航空油中,做航空钢摩擦副45min的油气润滑试验。结果表明:抗磨效果最好的是添加量1％,只喷油气4次、用油量仅0.02mL, 则其45min的磨痕宽度仅为427μm, 而干摩擦仅50s的磨痕宽度却为632μm。含抗磨剂的油气润滑为解决直升机传动系统干运转问题提供了一种可行方案。     

压缩机主轴-叶轮摩擦性能及过盈装配主轴弯曲变形研究

通过实验测量了压缩机主轴材料(40NiCrMo7)和叶轮材料(FV520B)的摩擦因数,其值在0.12~0.25,具体大小与法向接触压力和表面粗糙度有关.结果表明,法向接触压力只有大于约36kN以后才会使摩擦因数轻微增大,而表面粗糙度对摩擦因数的影响更显著,也更复杂.摩擦因数随FV520B表面粗糙度增大整体会呈现增大趋势,但却随着40NiCrMo7表面粗糙度的增大而减小,犁沟效应和微黏着区的产生是导致这种变化的原因.在此基础上,通过有限元计算分析了降温不均时摩擦因数和过盈量对压缩机主轴过盈装配时弯曲变形的影响.结果表明,降温不均是导致主轴过盈发生弯曲变形的重要诱因,而摩擦因数与过盈量对弯曲变形存在耦合影响.当摩擦因数保持恒定时,主轴弯曲变形会随着过盈量的增大呈现出先增大后减小的趋势.从另一角度来看,当过盈量保持恒定且小于某一临界值时,摩擦因数增大会导致主轴弯曲变形增大,但当过盈量大于该临界值后,随摩擦因数增大主轴弯曲变形反而会减小.对这种现象给出了定性的分析.     

高铁轮对过盈配合下导波传播特性

高铁轮轴与轮毂的连接形式为过盈配合,列车运行过程中由于交变载荷的存在,在轮轴应力集中区域易发生微动疲劳损伤.导波具有传播距离长、衰减率低、对微小损伤敏感的特点,非常适用于微动疲劳损伤检测.目前的检测方法大都需要将轮轴拆卸下来,对过盈配合轮毂轮轴上的导波传播特性研究极少.为此,首先通过改变轮轴与轮子装配的过盈量,研究装配质量对导波传播的影响,然后探究能量差法是否可以在装配有轮毂的轮轴上检测损伤.结果表明,导波传播受过盈量的影响较大,过盈量增加则导波幅值减小.由于能量差法是基于结构的轴对称性来检测损伤的,该方法在装配有轮子的轮轴上仍可适用.     

载重子午线轮胎稳态滚动有限元分析

以ABAQUS软件为平台,建立了子午线轮胎稳态滚动分析的三维有限元模型.在有限元模型中充分考虑到轮胎材料、结构的复杂性,轮胎与轮辋过盈配合,轮胎与地面的摩擦等状况,对轮胎在标准气压、额定载荷下的不同滚动状态进行了模拟.分析了不同工况下轮胎接地面的法向应力、摩擦应力和带束层帘线应力分布等滚动特性,为轮胎的结构设计、振动与噪声分析提供了依据.     

微晶二氧化硅粉体添加剂的抗磨减摩作用

为研究微晶SiO2粉体添加剂的抗磨减摩作用,采用微晶SiO2矿物粉体作为润滑油添加剂,利用AMSLER摩擦磨损试验机研究45#钢摩擦副在添加剂润滑油润滑下的摩擦学特性.磨损后钢环表面的形貌和成分通过扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪进行分析.结果显示:以微晶SiO2粉体为添加剂润滑时在摩擦副表面形成一层陶瓷保护层.相比基础油,在微晶SiO2添加剂润滑油润滑条件下,摩擦副的接触状态由金属之间的摩擦磨损转化为自修复膜层之间的摩擦磨损.添加剂润滑油较基础油润滑条件下的摩擦系数大.摩擦磨损过程中自修复膜层的形成,隔离了金属摩擦副的直接接触,降低了试样磨损失重,具有良好的耐磨性能.     

行星轮-轴承过盈配合部位疲劳寿命及其影响因素分析

以行星齿轮传动系统为研究对象,借助ANSYS软件进行接触有限元分析,得到行星轮不同轮毂厚度、行星轮与轴承外圈不同过盈量时行星轮配合面的位移与应力分布;采用LMS Virtual.lab软件对行星齿轮传动系统进行多体动力学分析,得到用于疲劳计算的荷载谱;结合修正S-N曲线,运用FE-SAFE软件分析了轮毂厚度、过盈量及表面粗糙度对行星轮过盈配合部位疲劳寿命的影响规律.结果表明:随着过盈量增大、轮毂厚度减小以及表面粗糙度增大,行星轮过盈配合部位疲劳寿命均随之减小.