表面织构对巴氏合金轴承材料摩擦学性能影响

为了改善滑动轴承混合润滑时的摩擦学性能,在锡基巴氏合金表面加工出矩形阵列和发射线阵列的圆坑织构.采用销-盘式摩擦实验机和数值模拟对织构的润滑性能及机理进行分析,研究不同滑动速度和载荷下表面织构的摩擦系数,并数值模拟了表面织构的油膜压力分布.实验结果表明:表面织构能降低混合润滑的摩擦系数.随着滑动速度的增加,表面织构的减摩性能更佳;但是随着接触压力的增加,表面织构的减摩性能降低.相对于发射线阵列织构,矩形阵列织构的摩擦系数更低并且稳定性更好.面密度为8.6%的矩形织构阵列(3#)具有较优的摩擦学特性,在滑动速度0.3m/s、载荷5.0 MPa下的摩擦系数为0.015.模拟结果表明:相对于发射线型阵列织构,矩形阵列织构的油膜压力分布能减小润滑油泄漏,从而获得较好的摩擦学特性.     

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。     

考虑粗糙度影响的表面织构最优参数设计模型

为考察表面粗糙度对织构表面摩擦学性能的影响,采用求解基于平均雷诺方程的表面织构润滑计算模型的方法,研究综合粗糙度和方向参数等对摩擦系数及最优织构参数的影响规律.结果表明:当织构表面具有横向粗糙条纹时具有较优的摩擦学性能表现;当综合粗糙度σ<0.5μm时,摩擦系数和最优织构深度不随综合粗糙度的变化而变化,当σ≥0.5μm时,摩擦系数和最优织构深度随粗糙度的增大而增大;最优织构直径随综合粗糙度的增大而增大,最优织构面积比与综合粗糙度之间不相关,最优织构参数不随方向参数的变化而变化.在仿真结果的基础上,建立考虑粗糙度影响时表面织构的最优参数设计模型,试验验证所建立的模型是合理的和正确的.     

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.     

基于质量守恒边界条件的液压缸织构表面空化模型

传统的雷诺边界条件没有考虑到微凹坑织构中存在的空化现象,较难准确预测织构化表面的润滑特性。本文以液压缸缸筒-活塞摩擦副为研究对象,基于质量守恒的边界条件,建立均匀分布的微凹坑织构表面油膜压力与变密度两者之间的空化数学解析模型,采用中差分模型和迎风算法进行数值离散,得到摩擦副中油膜的压力分布以及空化生成的位置。FLUENT仿真结果验证了该空化模型的有效性。     

多圆弧与三角形复合织构表面的动压润滑性能

合理的表面织构能有效地改善摩擦副的动压润滑性能.建立了由多圆弧及三角形复合构成的织构表面的几何模型及流体力学控制方程;应用基于N-S方程的CFD软件FLUENT,对该复合织构表面的动压润滑性能进行数值分析.结果表明,复合织构表面的压力分布更加合理,举升力明显大于两种单一织构表面产生的举升力之和,即复合织构表面动压润滑效果更好.     

微凹坑形状对试件表面摩擦特性的影响

在试件表面分别加工圆形、正方形和椭圆形的微凹坑阵列,利用往复式摩擦试验法研究了微凹坑形状对试件表面摩擦特性的影响.结果表明:在固定的微凹坑面积及深度下,每种形状的微凹坑表面织构都存在一个最优的面积率,使得摩擦面具有最低的摩擦系数;通过比较各形状微凹坑最优面积率下的减摩效果,发现椭圆形微凹坑具有最好的减摩效果,在试验载荷...     

液压缸活塞微织构化表面动压润滑性能理论研究

为研究液压缸活塞微织构化表面的动压润滑性能,在液压缸活塞表面加工开口形状为圆形、椭圆形、正方形、正六边形的微织构,利用雷诺方程对活塞表面与液压缸缸筒内圆之间的流场进行数学建模,并采用MATLAB软件进行仿真计算,研究微织构开口形状、活塞运动速度及微织构深径比对活塞表面动压润滑性能的影响。结果表明,在活塞表面加工4种不同开口形状的微织构均可改善活塞表面的动压润滑性能,其中椭圆形微织构的改善效果略差;随着活塞运动速度的提高,不同形貌微织构表面的摩擦因数均增大,活塞表面动压润滑性能变差;圆形微织构的深径比为0.009时,活塞表面的动压润滑性能较佳。     

激光加工凹坑织构对赛龙表面润湿性的影响

为探究凹坑织构对表面润湿性的影响以及表面形貌与润湿性之间的关系,提高水润滑轴承材料表面的润湿性,以赛龙材料为研究对象,使用激光雕刻机在试样表面加工不同凹坑织构.使用接触角测量仪测量表面接触角,运用三维形貌仪和扫描电子显微镜对加工后表面形貌分别进行宏观和微观的测量及表征.选取ISO25178中部分三维参数分析表面形貌与润湿性之间的关系.建立凹坑织构几何模型,基于过渡理论分析凹坑形貌变化对表面接触角的影响机理.研究结果表明:合适的织构设计可以有效提高表面润湿性,减小接触角;织构直径和深度越大,材料表面的接触角越小;ISO25178三维参数体系中峭度、偏斜度与表面润湿性之间有较强的关联性,峭度越小,偏斜度越大,表面润湿性越好;表面接触角余弦值与粗糙度率的变化趋势一致,接触角随粗糙度率增加而降低;通过过渡模型建立了织构参数和接触角之间的函数方程,并通过拟合法对其进行了优化.     

表面织构对转子轴承系统稳定性影响的实验研究

为了研究表面织构对高速精密机床支撑滑动轴承系统振动的影响,利用一种在轴颈表面大规模加工表面织构的低成本、高效率的方法,设计并制备了带有表面织构的转子。采用无织构和有织构两种转子,在供水压力分别为0.16MPa、0.30MPa及工作转速分别为2 400r/min、4 200r/min和6 000r/min的工况下,采用在主轴上附加不平衡质量的方法施加同频激振力,分别对无织构转子和有织构转子的振动进行测试分析。实验结果表明:在一定供水压力和转速条件下,表面织构抑制转子轴承系统振动的作用变得非常明显,有织构转子较无织构转子的相对振动量下降幅度超过60%,即使在发生水膜振荡的情况下,表面织构依然可以显著减小转子的振动幅值。因此,合理的表面织构设计,可以有效提高径向滑动轴承支撑的转子系统的稳定性。     

移频降噪理论在往复式冰箱压缩机噪声控制中的应用

通过模拟计算QD58型往复式冰箱压缩机的声学特性，指出压缩机噪声最大峰值与其内部气体共鸣音直接有关．运用移频降噪理论，改变压缩机内气体的声学固有频率，降低共鸣音．实测了空气介质下压缩机内腔安装隔板后的移频降噪数据．并用电一声类比法推导的压缩机内气体的声学固有频率对隔板各个几何参数的灵敏度公式，调整实际工作状态下隔板的几何参数，模拟计算了压缩机内部气体声学固有频率的变化．     

Friction behavior of coupling motion for natural articular cartilage by reciprocating rotation

Based on the irregular surface of natural cartilage configurations, the tribological characteristics of coupling motion between natural cartilage pairs were investigated by the variation of rotated offset and velocity. Contact displacement, contact load, friction force and coefficient of friction from natural cartilage pairs were measured by a UMT-2 testing machine. In order to obtain the steady part and wavy part, the contact load and contact displacement were decompounded by the five-point sliding average method. These results showed that the contact load was composed of steady load and wavy load. And the contact displacement was composed of cartilage deformation and surface outline. The steady load was similar to exterior load while natural cartilage deformation increased nonlinearly with the sliding time. Wavy load had the correlative coefficient 0.235 with surface outline due to the irregular surface of friction configurations. The coefficient of friction from cartilage friction configurations was less influenced by smaller magnitude in rotated parameters. A few strange summits were obtained in the area of coefficient of friction, and significantly related with local minimal values corresponding to the contact loads. The rotated offsets had clear impact on contact load and a slight impact on contact displacement. Larger offset produced higher wavy magnitude of the contact load. The rotated velocities played an evident role in cartilage deformation, but had a less influence on contact load. Lower velocity brought larger cartilage deformation. Contributed equally to this work Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50535050)     

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.     

Friction contact mechanisms of layered surface

In this paper,we firstly review the carbon layered surface prepared with electron cyclotron resonance (ECR) plasma sputtering. Secondly,the friction behavior of carbon layered surface under pin-on-disk testing is described. Furthermore,the contact stress evolution processes of layered surface with and without transfer layer during wear are given for understanding the contact mechanisms. Finally,a three-dimension (3D) local yield map of layered surface is introduced,which is useful to predict the possible contact mechanisms.     

Numerical simulation of flash reduction in a drop tube reactor with variable temperatures

A computational fluid dynamics(CFD) model was developed to accurately predict the flash reduction process, which is considered an efficient alternative ironmaking process. Laboratory-scale experiments were conducted in drop tube reactors to verify the accuracy of the CFD model. The reduction degree of ore particles was selected as a critical indicator of model prediction, and the simulated and experimental results were in good agreement. The influencing factors, including the particle size(20–11...     

The effect of antibody surface packing density on its antigen binding capacity

Following our recent study of the binding of antigen hCG (human chorionic gonadotropin) onto a mouse monoclonal antibody anti-β-hCG immobilized onto the support surface, we report a more recent study of the site-specific recognition of another surface immobilized mouse monoclonal antibody anti-α-hCG by hCG. The two antibodies have similar structures and molecular weights but different site-specific recognition from hCG. They both are used in the fabrication of fertility test immunoassays. Previous study by neutron reflection has indicated the “flat-on” orientation of anti-β-hCG with its Fc and two Fabs lying flat on the support surface. The aim of this work is to determine if there is any measurable difference in hCG binding between the two antibodies that could be attributed to the steric hindrance associated with specific binding sites. The adsorption and hCG binding for anti-α-hCG were made under the surface and in solutions as for anti-β-hCG so that the outcome could be directly compared. The results show that the two antibodies are bound by hCG in an almost identical fashion, suggesting that apart from the site-specific recognition there is no measurable difference in the steric hindrance between the α and β sites.     

三维实体表面纹理的模型重建

探讨在虚拟世界的建造中不规则物体表面纹理的提取和映射.通过环绕实体拍照的方式采集实体的表面纹理.为达到模型坐标点和照片坐标点的一一对应的目的,建立了模型坐标系、相机坐标系、照片坐标系以及不同坐标系之间的转化关系式.为减少映射的变形,对每一个三角面片采用计算其面片法向量和相机的位置关系来确定最佳的纹理图像,通过多角度映射达到纹理重建的目的.     

三维实体表面纹理的模型重建

探讨在虚拟世界的建造中不规则物体表面纹理的提取和映射.通过环绕实体拍照的方式采集实体的表面纹理.为达到模型坐标点和照片坐标点的一一对应的目的,建立了模型坐标系、相机坐标系、照片坐标系以及不同坐标系之间的转化关系式.为减少映射的变形,对每一个三角面片采用计算其面片法向量和相机的位置关系来确定最佳的纹理图像,通过多角度映射达到纹理重建的目的.