圆柱/平面径向微动磨损特性及其对疲劳寿命的影响

从微动磨损特性出发,建立圆柱/平面微动磨损分析模型,通过ANSYS计算接触面的接触应力状态和接触面的相对滑移量,得到接触面的接触半径和微动磨损状况.将微动磨损条件下的疲劳寿命划分为微动磨损阶段、疲劳裂纹萌生和裂纹扩展3个阶段,给出接触疲劳应力下3个阶段的疲劳寿命计算方法,结合圆柱/平面径向微动磨损实例进行疲劳寿命估算.结果表明,接触面的应力集中导致裂纹萌生点,将单次施载的磨损量工况下疲劳寿命进行比较,得出微动磨损使构件的疲劳寿命降低,无微动磨损下疲劳寿命约为107.     

多轴微动疲劳损伤行为

通过柱面对柱面的接触方式,对35CrMoA钢在拉扭复合载荷作用下的低周微动疲劳特性进行研究,并采用光学显微镜和扫描电子显微镜对微动疲劳试样的微动斑和断口形貌进行观察,讨论分析了微动摩擦磨损对材料微动疲劳失效行为的影响。结果认为,微动区产生的氧化物磨屑加剧了表层材料的磨损,微动摩擦还促使疲劳裂纹源加速萌生,最终使材料在微动摩擦磨损区边缘断裂失效。     

Combined effects of fretting and pollutant particles on the contact resistance of the electrical connectors

Usually, when electrical connectors operate in vibration environments, fretting will be produced at the contact interfaces. In addition, serious environmental pollution particles will affect contact resistance of the connectors. The fretting will worsen the reliability of connectors with the pollutant particles. The combined effects of fretting and quartz particles on the contact resistance of the gold plating connectors are studied with a fretting test system. The results show that the frequencies have obvious effect on the contact resistance. The higher the frequency, the higher the contact resistance is. The quartz particles cause serious wear of gold plating, which make the nickel and copper layer exposed quickly to increase the contact resistance. Especially in high humidity environments, water supply certain adhesion function and make quartz particles easy to insert or cover the contact surfaces, and even cause opening resistance.     

纯钛在蒸馏水和Saline溶液中的微动腐蚀行为

采用液压高精度微动试验机研究了球／平面接触纯钛摩擦副在蒸馏水和Saline溶液介质中的微动腐蚀特性,在动力学特性分析的基础上,用激光共焦扫描显微镜（LCSM）观察了磨痕表面形貌并测量了磨损体积。结果表明：蒸馏水和Saline溶液降低了摩擦系数,改变了微动运行区域;干态下的体积磨损量最小,3种介质中的摩擦系数与磨损体积均随位移的增大而增大,微动磨损机制主要表现为粘着与剥落;水基介质中,磨损与腐蚀的交互作用显著加速了钛的材料流失。     

NC30 Fe合金在氯化钠溶液中的微动腐蚀特性

在PLINT微动磨损试验机上附加电化学测试系统,采用十字交叉接触方式,位移幅值为100μm,法向载荷20、50和80 N条件下,研究NC30Fe合金传热管在氯化钠溶液中的微动腐蚀行为。使用电化学工作站记录微动腐蚀过程中开路电位变化,运用电位扫描法测量微动过程的极化曲线;采用扫描电子显微镜观察磨痕的表面形貌,光学轮廓仪测定磨痕的三维形貌及磨损量。微动磨损使损伤区域金属原子活性增大,腐蚀倾向增大,加速了NC30Fe合金的腐蚀。在氯化钠溶液中,NC30Fe合金由于微动磨损过程产生腐蚀产物膜起到润滑减摩作用,摩擦系数较纯水中降低;但因腐蚀与磨损的交互作用,在氯化钠溶液中的磨损量比纯水中高。氯化钠溶液中的磨损机制主要表现为磨粒磨损和剥层的共同作用。     

油、水介质对GCr15钢微动磨损特性的影响

采用PLINT高精度液压伺服式微动磨损试验机,在法向载荷100N、频率2Hz、位移幅值1 5～60μm,以及大气、纯净水和液压油3种不同介质条件下,对GCr15钢进行了微动磨损试验.动力学分析结合光学显微镜和激光共焦扫描显微镜(LCSM)的微观观察结果显示:流体介质对微动运行区域有轻微改变;液压油和纯净水介质明显降低了微动摩擦因数、磨痕深度和磨斑尺寸,表现出明显的润滑作用,而液压油的润滑效果明显优于纯净水 微观分析表明,3种介质条件下的微动磨损是磨粒磨损和剥层机制共同作用的结果.     

LY12CZ铝合金微动疲劳特性研究

选用LY12CZ铝合金材料作为研究对象,以试验为基础,研究了LY12CZ铝合金的微动疲劳特性。结果表明:在运行工况微动图中,接触压力是影响接触区面积分布的最主要因素。在材料响应微动图中,微动区域的破坏形式完全依赖于循环次数。LY12CZ铝合金的微动磨损机理包括表面划伤和粘着、磨屑的形成、氧化物形成三个阶段,而微动疲劳损伤包括划痕的产生、微裂纹的形成、氧化颗粒的出现、裂纹从蚀坑底部产生四个过程。     

内燃机微动疲劳损伤的试验与仿真研究

本文针对内燃机机体隔板与主轴承盖螺栓紧固连接处的微动疲劳问题展开研究工作。通过对主轴承盖所受载荷模式的分析,设计了内燃机微动疲劳实验系统及相关实验方法,进行了内燃机典型紧固结构微动疲劳等效模型实验。结合对螺栓连接紧固面接触应力场分布的有限元分析结果,研究了主轴承盖与机体隔板紧固面微动疲劳失效机理。研究表明,螺栓预紧力和主轴承盖所承受的附加扭转力矩是影响机体隔板与主轴承盖紧固连接微动疲劳的主要因素,附加翻转力矩的波动使接触区的接触状态不断变化,导致接触区表面的损伤;通过增加螺栓预紧力有助于减缓机体隔板与主轴承盖紧固连接的微动疲劳损伤。     

齿轮轴过盈配合对轴肩微动磨损的影响研究

针对某动力总成齿轮轴轴肩在工作过程中发生严重微动磨损的现象,利用有限元软件ABAQUS建立了齿轮轴轴肩微动磨损仿真模型.通过对齿轮轴与轴承之间过盈配合的计算分析,得到齿轮轴过盈配合所需的最小过盈量,在此基础上对轴肩所受的微动磨损进行仿真分析,研究过盈配合对轴肩微动磨损的影响.通过分析在不同过盈配合下轴肩接触应力和轴肩变形量对微动磨损的影响表明:增大过盈量,轴承内圈与轴肩接触应力相应增大,轴承与轴肩接触面的相对变形量(即位移幅值)随之增大,轴肩微动磨损亦相应增大.因此,齿轮轴与轴承之间适当的过盈配合既可以保证静止状态下齿轮轴材料不出现塑性变形,又能使齿轮轴转动时有足够的接触压力传递有效转矩,可以有效地减缓齿轮轴轴肩处的微动磨损.     

耦合因素对混合润滑滑动轴承特性的影响

低速工况下处于混合润滑状态的滑动轴承易因变形或倾斜而发生磨损。为分析轴颈倾斜和磨损对滑动轴承混合润滑特性的影响,建立了计入轴颈倾斜和弹性变形的平均流量方程、G-T接触方程和Archard磨损方程耦合模型,采用有限差分法及超松弛迭代法计算混合润滑状态下轴承特性参数和时变磨损参数,对比了轴颈倾斜前后或磨损前后轴承的润滑性能,并分析粗糙度和边界摩擦系数等因素对各性能参数的影响。搭建摩擦磨损试验台测试了倾斜状态下轴承的润滑特性,验证了理论模型的正确性。理论分析与试验结果表明：重载大偏心时轴承转变为混合润滑状态,轴颈倾斜程度越大,轴承越容易发生混合润滑;轴承倾斜后,压力峰值和接触区域形状发生改变,磨损量因而发生变化,并且磨损深度分布沿轴向或周向倾斜;磨损降低了油膜的动压效应,并且使膜厚比降低,导致油膜压力峰值下降约20%,接触压力峰值降低约90%,承载力最高下降约19.71%;对比磨损前后的轴承形貌发现,轴颈倾斜使得磨损集中于间隙减小的一端。该研究可为实际工程中轴承的设计提供理论依据。     

机械密封用O形橡胶密封圈微动特性

采用含高阶项的Mooney-Rivlin本构模型对机械密封用O形丁腈橡胶圈进行了轴对称有限元分析,重点考察了位移幅值、介质压力、压缩率及摩擦系数对其微动特性的影响.结果表明:随着位移幅值的增加,O形圈在微动界面上可呈现黏着、混合黏滑和完全滑移3种不同的接触状态;介质压力、压缩率及摩擦系数对O形圈的微动运行行为有重要影响;混合黏滑状态下O形圈密封界面摩擦力的显著波动会影响浮动环的浮动性;滑移状态下O形圈伴随着较高的Von Mises应力易导致其发生剪切破坏、表面磨损加剧;而在黏着状态下O形圈的综合性能最佳.因此,应避免O形圈运行于混合黏滑状态,压缩率取10%左右,并降低摩擦系数,以减缓其表面磨损和剪切破坏并满足补偿环浮动性和追随性.     

不同环境介质中TC4合金微动磨损机理研究

采用SRV-IV微动磨损试验机探究GCr15/TC4合金配副在空气介质和纯水环境中混合滑移状态下的微动磨损特性.使用激光共聚焦显微镜和扫描电镜表征三维形貌、磨损体积、磨损表面形貌,结合摩擦系数曲线和微动图探究在不同环境介质中TC4合金在混合滑移状态下微动磨损机制.结果表明:混合状态下,摩擦系数曲线在3种介质中变化趋势基...     

轿车混合动力链传动系统设计及高速特性

对混合动力Hy-Vo齿形链系统进行理论啮合设计,结合设计实例完成轿车混合动力Hy-Vo齿形链参数计算以及传动系统布局设计,并在磨损试验台上进行高速磨损试验,绘制Hy-Vo齿形链磨损曲线,并对磨损部位进行微观扫描分析.微观形貌分析结果表明,由于Hy-Vo齿形链通过对滚销轴交替承载磨损,有效降低了承载表面比压值,使得Hy-Vo齿形链具有较高的耐磨性,在高速多冲条件下,轿车混合动力用链的磨损机制为疲劳磨损、磨粒磨损以及微动磨损.提高链条的制造精度并严格保证装配精度对于延长链条的使用寿命具有重大的现实意义.     

微动疲劳损伤机理数值分析与实验研究

针对机械结构中广泛存在的微动疲劳问题进行数值分析和实验研究。应用有限元法对微动疲劳接触区的应力场分布进行了定量分析。进一步开展了实验研究,设计了微动疲劳实验系统,进行了微动疲劳实验。综合有限元分析和实验结果发现,滑移区和黏着区交界处的应力场存在突变,微动疲劳裂纹即在这一区域萌生,微动疲劳寿命随着接触载荷的增大而增大。     

Effect of different atmospheres on dry friction behavior of steel sliding against brass at high speed

The atmosphere components have an influence on tribological behaviors of tribo-pairs. Through changing the atmosphere component, the effect of atmosphere component on the tribological behaviors of CrNiMo steel against brass at high sliding velocity was investigated. The wear test was carried out on a high-speed friction and wear test rig whose test atmosphere could be controlled. The tests were performed at four sliding velocities （30, 40, 50, 60 m/s）, one contact pressure （1.33 MPa） and two atmosphere components （N2 or O2）. The morphologies of the worn surfaces of various pins were observed with a scanning electron microscope. The chemical compositions of the surfaces and subsurfaces for steels were determined with an energy dispersion spectroscopy. The results showed that the wear rate of the steel pins were low all the time with the sliding velocity increasing in oxygen atmosphere, and that the wear rate of the steel pin in nitrogen atmosphere was higher than that of the steel pin in oxygen atmosphere. It was found that the thin and compact oxidation layer formed on the worn surface of the steel in oxygen atmosphere played a key role in wear resistance. However, the wear rate of the steel pin increased rapidly with the sliding velocity increasing in nitrogen atmosphere, which was attributed to the thick and loose surface layer formed on the worn surface of the steel.     

1Cr13不锈钢微动腐蚀中腐蚀与磨损交互作用

利用自制的微动腐蚀系统研究１Ｃｒ１３在ＮａＣｌ溶液中腐蚀与磨损的交互作用。实验发现阴极保护不能完全抑制１Ｃｒ１３在质量分数为３．５％ＮａＣｌ溶液中的腐蚀,同时又考虑到液体润滑作用与交互作用对微动腐蚀质量损失的影响效果相反,应该将其区分开来,建议用一种新的数学模型来定量化评价交互作用。     

基于试验验证的磨耗型钢轨波磨形成机理

对磨耗型钢轨微观接触斑范围内的波磨产生机理进行了研究,提出了钢轨波浪型磨耗的微观波长锁定扩展机制,分析了波磨在此机制的作用下的形成机理.设计研制了小比例的双模拟轮滚动试验台对此波磨形成机制理论进行试验验证并进行了相应的线路试验,试验台可测出不同载荷作用情况下的横向蠕滑力,试验验证了不同正压力下的蠕滑力-蠕滑率变化规律,结合线路试验的波磨区段黏滑振动特征,验证了理论分析的波磨微观形成机理,所验证的形成机理理论可用于解释实际工程中的多种波磨现象.     

设计方法学在纳米陶瓷球疲劳试验机中的应用

文章阐述了设计方法学在纳米陶瓷(氮化硅Si3N4)球滚动接触疲劳试验机中的应用技术方法。从功能分析着手,对试验机的要求、结构进行分析,建立了形态矩阵表,从该表中得到多种的原理方案构思,按照得到的几种设计方案,详细分析了产品评价决策,实现了该产品的创新设计。根据创新设计方案生产制造出产品样机,验证了方案的可行性。     

DLC多层膜对9Cr18微动磨损性能的影响

采用等离子体源离子注入（PSII）技术在9Cr18不锈钢基体上制备类金刚石碳膜（DLC）多层膜，比较了该多层膜与N注入层对基体微动磨损性能的影响，结果表明，注入N后，改性层内形成了CrN,Cr2N和Fe3N等氮化物相；PSII技术能够提高9Cr18不锈钢的抗微动磨损性能，实验所制备的DLC多层膜比N注入层具有更好的抗微动磨损性，这与最外层LDC膜的高硬度和低摩擦系数有关。     

海上用绳索衰减性能规律研究

本文研究海上用绳索衰减性能的规律。作为海上用绳索,导致性能衰减的原因包括拉伸、磨损、日晒、雨淋以及海水腐蚀等。本文通过模拟天然气候老化的方法以及测试分析旧绳索的结构和性能的变化,得到不同纤维制作的绳索其衰减规律并不相同,对于同一种绳索的内外层纤维其衰减程度存在显著性差别。