高锰钢的超声冲击强化和抗磨损机理

高锰钢优异的形变硬化行为使其在强冲击磨损工况下具有广泛的应用,但是在低应力磨损下高锰钢的硬化能力有待提高。为了提高高锰钢在低应力磨损下的力学性能,提出高锰钢表面的超声冲击强化方法。首先,采用超声冲击强化技术对高锰钢表面进行处理,并进行磨损试验,通过三维轮廓仪、XRD、SEM和EDS等对显微组织、表面磨痕进行测试,研究超声冲击前后高锰钢表面的抗磨损性能。然后,通过维氏硬度计和SEM进行磨损前后亚表面维氏硬度测量和显微组织分析,揭示超声冲击高锰钢的形变硬化和抗磨损机理。研究发现,超声冲击高锰钢由于高应变率冲击和动态霍尔佩奇效应的双重作用,获得较大的硬化效果,其硬度远高于磨损前后原始高锰钢。揭示了高锰钢的超声冲击强化和抗磨损机理,可为低应力磨损下高锰钢的超声硬化处理提供技术基础。

重载传动钢丝绳摩擦磨损演化机理及服役性能退化特性研究

针对重载传动钢丝绳在服役过程中存在的摩擦磨损和性能退化问题,利用自制钢丝绳-滑轮摩擦磨损试验机和力学性能测试装置,揭示钢丝绳摩擦特性和磨损特征演化机理,分析不同磨损对钢丝绳剩余抗拉强度和弯曲疲劳寿命的影响规律.结果表明:摩擦系数随滑动距离呈减小趋势,其演变过程受钢丝绳结构影响明显,相对稳定阶段摩擦系数约为0.65;摩擦温升增速先快后慢,最大温升为65℃左右;磨损形貌特征以犁沟、剥落和塑性变形为主,磨损机理主要是黏着磨损和磨粒磨损;磨损钢丝绳剩余强度和弯曲疲劳断丝率随滑动距离增大均呈非线性退化趋势,最大破断力从49.6 kN减小到42 kN;最大弯曲疲劳次数从10708非线性递减至4070;磨损造成钢丝拉伸塑性减小,加速弯曲疲劳裂纹扩展,且钢丝在2种工况下的断裂机理分别为韧性断裂和脆性断裂.

绳股结构对螺旋接触钢丝间微动摩擦磨损特性影响

钢丝间微动磨损会加剧提升钢丝绳的疲劳损伤,降低钢丝绳的使用寿命,严重威胁矿井提升安全.为了研究绳股结构对螺旋接触钢丝间微动摩擦磨损特性的影响,在自制试验台上开展了拉伸-扭转耦合力作用下钢丝微动磨损试验.结果显示:随着接触力增加,相同直径接触对下钢丝间摩擦系数从0.748减小到0.646,而不同直径接触对下钢丝间摩擦系数从0.941减小到0.911;相比于凹接触对,凸接触对下钢丝表面磨损更加严重,并且不同直径钢丝间磨损深度和磨损系数明显大于相同直径钢丝间磨损深度和磨损系数;钢丝间主要磨损机理为磨粒磨损、黏着磨损和疲劳磨损,并且不同直径接触对下钢丝表面疲劳磨损特征更加严重;钢丝疲劳断口的瞬断区存在大量二次裂纹和韧窝形貌,钢丝疲劳断裂失效机理主要为韧性断裂.

低温环境下矿井提升钢丝绳摩擦磨损特性研究

为探究低温环境下矿井缠绕提升钢丝绳之间的滑动摩擦磨损特性,使用自制的低温环境钢丝绳摩擦磨损试验装置,以6×19+FC钢丝绳为研究对象,探究低温环境下干摩擦和水油润滑状态下钢丝绳的摩擦磨损特性.研究结果表明:干摩擦时,摩擦系数随环境温度的降低小幅增大,在-25℃时达到最大值,约0.85.油水润滑状态时,摩擦系数、磨损面积和磨损深度均明显小于干摩擦状态,平均磨损面积减小了约3倍,平均磨损深度减小了约7倍,平均摩擦系数随环境温度的降低先增大后减小,在-15℃时达到最大值,约0.35.此外,随着温度的降低,干摩擦状态时钢丝绳的磨损机理由氧化磨损和磨粒磨损转变为疲劳磨损和黏着磨损;油水润滑状态时,钢丝绳的氧化磨损减弱,黏着磨损先加重后减弱.

缠绕提升钢丝绳绕入冲击摩擦特性研究

为掌握多层缠绕提升钢丝绳层与层之间滑动摩擦磨损特性,在自制缠绕式矿井提升机钢丝绳层间摩擦试验台上,以6×19热镀锌钢丝绳为研究对象,对不同载荷、滑移速度、冲击速度下钢丝绳滑动摩擦磨损规律及接触区域温升变化规律进行试验探究.研究结果表明:摩擦系数变化分为快速增长阶段、过渡阶段、稳定阶段;摩擦系数随载荷增加小幅减小,随滑移速度增大总体呈降低趋势;缠绕钢丝绳滑动摩擦温升集中于接触区域,最大温升受滑移速度影响明显,随速度增加而增大;冲击摩擦系数明显低于稳定滑动摩擦系数,最大冲击摩擦系数随冲击速度、滑移速度增大而增大,随着冲击载荷增大出现多次冲击摩擦.

矿井提升钢丝绳改性氧化石墨烯润滑油减摩特性研究

针对恶劣提升工况下润滑失效导致的提升钢丝绳内部钢丝摩擦磨损严重的问题,开展改性氧化石墨烯润滑油减摩特性研究.首先,制备十八胺官能化氧化石墨烯(ODA-GO)及其水合肼还原材料(ODA-rGO),分析其化学结构、表面形貌、片层间距和缺陷,探究其在钢丝绳润滑油IRIS中的分散性;接着,用四球机评价改性润滑油的减摩抗磨性能并研究其润滑机理;最后,评判ODA-GO改性油对钢丝减摩的改进效果.结果表明:ODA通过酰胺化反应和亲核取代反应接枝在GO表面,ODA-GO拥有高接枝密度的十八烷基链,并在IRIS中分散性较好,ODA-rGO则相反,但在最优添加量下ODA-rGO的抗磨减摩性优于ODA-GO;改性石墨烯基材料会附着在摩擦接触表面,并填补已损伤区域,从而减少磨损;ODA-GO改性油使钢丝间摩擦系数降低10%,疲劳磨损显著降低.

摩擦提升滑动时衬垫瞬态温度场数值模拟

根据钢丝绳与衬垫间的摩擦传动方程以及摩擦提升滑动过程特性,基于热传导理论构建了衬垫瞬态温度场模型;应用积分变换法推导出衬垫温度场解析计算式.以摩擦提升超载滑动的2种工况为例,对衬垫温度场进行仿真试验,结果表明:滚筒静止时,衬垫温度随围包角增大而增大,且随相对滑速的增加而急剧升高;当滚筒转动时,衬垫温度在受热和散热循环中上升,总体温度较滚筒静止时低且较小围包角处温升滞后.摩擦热量集中在热影响表面层,其厚度仅为4mm,接触表面温度梯度最大,沿绳槽径向迅速减小;温度梯度和热影响表面层厚度随相对滑速的增大而增大;衬垫温度沿径向急剧降低且随圆心角增大而减小;并得到了2种滑动工况下衬垫失效时的相对滑速和滑动距离,为摩擦提升防滑设计提供理论依据.

摩擦衬垫动态热物性能及其对瞬态温度场的影响

为了获得GM-3和K25这2种广泛应用摩擦衬垫的动态热物性能及其因与钢丝绳滑动摩擦而形成的温度场,采用闪光导热仪对其进行热分析实验。研究结果表明:K25热物性能参数比GM-3的低;随着温度升高,衬垫比热容迅速增大,热扩散系数呈指数规律降低,导热系数先缓慢上升后稳定不变。针对摩擦提升超载滑动过程,基于热传导理论,采用积分变换法求解,得到衬垫瞬态温度场模型;当考虑动态热物性能参数时,衬垫温升缓慢且达到热分解温度时临界速度较高;用静态热物性能参数计算温度所存在的误差随相对滑速的增大而增大,随圆心角的增大而减小,且沿径向逐渐降低,因此,由于温度的变化,采用静态热物性能参数求得的摩擦温度是不可靠的,只有基于动态热物性能参数所获得的衬垫瞬态温度场才是客观、有效的。

基于可持续发展理念的煤矿机械绿色设计

分析了煤矿机械产品的特点及传统设计忽视环境因素的局限,结合可持续发展理念,讨论了煤矿机械绿色设计的主要内容,并构建煤矿机械绿色设计的评价体系,指出绿色设计是煤矿机械设计发展的必然趋势。

摩擦提升机衬垫滑动热-应力耦合行为研究

针对摩擦提升机衬垫与钢丝绳间的滑动摩擦问题,开展了摩擦提升机衬垫滑动热-应力耦合行为的研究。主要研究内容包括:建立摩擦衬垫非完全接触温度场;建立摩擦衬垫和钢丝绳低速滑动摩擦接触力学模型;在以上2个模型的基础上建立摩擦衬垫高速滑动热-应力耦合模型;采用有限元数值分析软件进行热-应力仿真试验,分析摩擦衬垫高速滑动时的温度场、应力场及其耦合行为;在模拟试验台上开展摩擦衬垫与钢丝绳滑动摩擦试验,验证理论模型的正确性。首先,通过热分析试验掌握了摩擦衬垫动态热物性能;理论分析了摩擦衬垫与钢丝绳间的动态热分配机制;结合钢丝绳绳股螺旋结构分析了摩擦衬垫与钢丝绳之间的螺旋接触特性;基于热传导理论,综合考虑摩擦衬垫动态热物性能和螺旋接触特性,建立了摩擦衬垫非完全接触温度场模型,并采用有限差分法进行数值求解;在模拟试验台开展滑动摩擦试验,验证了理论模型的正确性。其次,通过多频时间谱动态力学性能试验掌握了摩擦衬垫黏弹性力学性能随加载时间和加载频率的变化规律;结合黏弹性力学理论和摩擦接触力学理论,构建了低速滑动时摩擦衬垫与钢丝绳绳股间的摩擦接触力学模型,并对其进行理论求解;开展低速滑动摩擦模拟试验,验证了理论模型的正确性。最后,通过动态热机械性能试验研究摩擦衬垫动态热机械性能,掌握了其复合模量随温度和加载频率的变化规律,并通过回归分析建立了摩擦衬垫热黏弹性本构关系;通过热膨胀仪得到了摩擦衬垫线膨胀系数随温度变化规律;结合摩擦衬垫非完全接触温度场模型、摩擦接触力学模型和热黏弹性本构关系,建立了摩擦衬垫热-应力耦合模型,采用多场耦合有限元软件对其进行数值仿真;开展高速滑动摩擦试验,同步多点测量摩擦衬垫的温度和应变,并将试验测量结果与仿真结果进行比较分析,验证了热-应力耦合模型的正确性。

钢丝绳在箕斗装载过程中的纵向振动行为研究

以矿井提升装载过程中的箕斗和钢丝绳为研究对象,建立了变质量箕斗的运动微分方程及钢丝绳的纵向振动微分方程.通过振型叠加和数值计算,分析了装载过程中钢丝绳的动位移、速度、动张力和末端载荷.结果表明:随着下落煤流量和速度的减小,动位移、动张力、速度以波动形式衰减且速度衰减明显,末端载荷以波动形式增加;装载前的初始值对波动幅值具有较大的影响;波动的频率随着装载进行而减小.装载时,采用适当的初始值及下落煤流量能够减小钢丝绳纵向振动幅度,有助于测得的载荷较准确地反映箕斗及煤的重量.

提升机盘形制动器闸瓦三维瞬态温度场仿真与试验研究

结合提升机盘形制动器的实际运行工况,基于热传导理论及积分变换法,运用多物理场耦合数值分析软件对正常制动工况下闸瓦的温度场进行仿真计算,得到闸瓦三维瞬态温度场随时间的变化规律.同时,模拟提升机实际制动工况,采用X-DM型调压变速摩擦磨损试验机评价无石棉闸瓦材料与16Mn钢对摩时的摩擦磨损性能,采集闸瓦在试验过程中的温升数据,最后将仿真结果和试验数据进行对比分析.结果表明:闸瓦温度随径向距离增加而增大,摩擦热量主要集中于摩擦表面层,闸瓦温度在制动过程中先升后降.与试验结果对比分析表明,仿真计算结果与试验结果之间的最大误差为3.28%,二者之间吻合良好,从而证明了所用仿真计算方法的正确性和适用性.

箕斗在装载过程中的震动特性研究

以矿井提升中的箕斗装载为研究对象,建立了变质量箕斗的运动微分方程.通过变量代换,发现箕斗运动微分方程是可求解的Bessel方程,从而得到了装载过程中箕斗的弹性位移、速度、加速度和天轮处钢丝绳的张力的解析表达式.针对不同的装载流量,分析结果表明:箕斗速度和加速度以波动形式衰减,而箕斗弹性位移和天轮处钢丝绳张力以一定斜率震动增长;流量越大,震动幅度相对越大,震动频率减小的越快,但装载结束时的频率值变化较小.

滚轮罐耳胶轮动态热物性能及瞬态温度场研究

为研究聚氨酯(PU)和尼龙复合材料(PA1010+20%PTFE+5%MoS2)两种滚轮罐耳胶轮材料的动态热物性能,以及在矿井提升过程中的温度场,利用DSC-TG和LFA对其进行了热分析实验。结果表明:随着温度升高,聚氨酯和尼龙复合材料的比热容快速增大,热扩散系数呈指数规律下降,导热系数变化较为平稳;尼龙复合材料的热扩散系数和导热系数明显低于聚氨酯。结合胶轮使用工况,基于热传导理论,得到了胶轮温度场理论模型。根据理论模型对胶轮温度场进行数值仿真计算,结果表明:胶轮进行周期性吸热和放热循环,在交替循环中温度不断升高;胶轮截面温升主要分布在接触表层,接触表层温度变化剧烈且分布不均匀;尼龙复合材料温升较聚氨酯低,随着速度的增加,两者的温差迅速增大。即尼龙复合材料具有更好的耐热性能,能有效降低胶轮的摩擦温升。

不同平面吻合加盖大网膜或下肺韧带预防食管、胃吻合口瘘及狭窄

目的改进食管胃吻合方式，降低吻合口瘘及狭窄的发生率。方法将５５２例食管、贲门癌患者随机分为３组，分别采用荷包式吻合；食管胃分层吻合；食管胃不同平面吻合，吻合口加盖大网膜或下肺韧带三种不同的吻合方式，比较各组吻合口瘘及狭窄的发生率。结果吻合口瘘发生率分别为：３．７５％，１．０９％和０；狭窄的发生率分别为：８．１％，３．２５％和０．９６％。三组结果有显著性差异。结论食管胃不同平面吻合，吻合口加盖大网膜或下肺韧带可有效预防食管胃吻合口瘘及狭窄的发生。

原发性食管单纯腺癌12例报告

原发性食管单纯腺癌１２例报告彭玉兴，王建华，赵文太河北省邢台市人民医院胸外科（邢台市０５４０３１）原发性食管腺癌比较少见，我院自１９７４年６月至１９９２年１２月发现食管单纯腺癌１２例，现结合文献复习，报告如下。１临床资料本组１２例中，男５例，女７例，...

粗糙表面的摩擦触觉感知研究

本文中研究了手指触摸粗糙表面的摩擦振动特性、脑电生理反应和主观评价,为产品触感舒适性和抓握可靠性设计以及产品触感量化表征提供理论依据.研究结果显示:随着表面轮廓算术平均偏差和轮廓单元平均宽度的降低,摩擦系数和功率谱重心逐渐增大,垂直偏差逐渐降低;垂直偏差、功率谱重心和摩擦系数特征参数能够反应粗糙表面的形貌特征变化,并且与人的主观感知评价一致,可以用来定量表征人对材料表面粗糙度、细致度和黏着度的感知.ERP曲线的P200成分峰值与接触表面的粗糙特征相关,粗糙度大的表面诱发的P200峰值高;P300成分与人的主观认知判断有关,粗糙感强、细致感差及黏着感低的表面诱发的P300峰值高且潜伏期短.研究表明,材料表面的粗糙特性通过影响皮肤的接触摩擦行为,进而影响人脑的触觉感知和主观评价.表面摩擦振动特性、人脑电生理反应和触感主观评价具有相关性,三者结合是系统研究粗糙表面摩擦触觉感知的有效手段.

研磨介质形状对铁矿石磨矿动力学研究

以由粗到细的四种单粒级铁矿石为研究对象,基于磨矿动力学原理,解析了三种研磨介质(钢球、钢锻以及立方体)对铁矿石颗粒的破碎行为,探究了磨矿动力学参数k和m,获得了矿石在三种研磨介质下的比破碎速率。研究表明:随着单粒级铁矿石给料尺寸由小到大,矿石在三种研磨介质下的比破碎速率先增加后减小,其中,采用钢球为研磨介质时,矿石比破碎速率最大,钢锻次之,立方体的最小;不同给料尺寸下,采用钢球为研磨介质时的k和m始终最大,立方体的始终最小。

接触角与接触载荷对缠绕提升钢丝绳摩擦特性的影响

为了掌握多绳多层缠绕提升钢丝绳层与层之间微动摩擦磨损机制,设计矿井提升机钢丝绳综合摩擦试验台,在其缠绕提升机钢丝绳摩擦试验装置上开展滑动摩擦试验,以6×19+FC热镀锌钢丝绳为研究对象,探究不同接触载荷、接触角度下钢丝绳滑动摩擦磨损规律及钢丝绳摩擦接触处温升变化规律。研究结果表明:钢丝绳滑动摩擦因数随时间经历了快速增长阶段、缓慢递增阶段和平稳波动阶段;摩擦因数随着载荷增加先减小后增大,在250 N时最低为0.59,但摩擦因数随载荷变化范围不大,维持在0.68左右;摩擦因数随接触角度的增大先迅速增大后呈缓慢增长趋势,最终稳定为0.58,其中接触角度为45°时摩擦因数最小,仅为0.15;钢丝绳滑动摩擦温升集中在接触区域内,接触点温升随着接触角度的增加而增加,最高温升为8.5℃,随载荷的增加呈先减小后增大最后减小的波浪形变化趋势,最高温升为10.4℃。

刮板输送机中部槽的研究现状及展望

中部槽是刮板输送机的关键部件,其磨损失效是造成刮板输送机故障多发、寿命缩短及其他配套设备无法正常运行的主要因素之一。叙述了中部槽在刮板输送机中的地位,分析了其磨损失效机理,介绍了新型耐磨材料以及表面强化技术在中部槽上应用的研究现状,展望了中部槽磨损改性方面的研究趋势。