环境温度对乘用车轮毂轴承摩擦能耗的影响试验研究

轮毂轴承是汽车底盘车轮上重要的零部件,为了降低汽车单位里程油耗或电耗,对在行车过程中环境温度对车轮轮毂轴承摩擦力矩和摩擦能耗的影响进行了研究。首先,给出了2种轮毂轴承摩擦力矩理论计算公式,提出了轮毂轴承摩擦能耗试验评估计算方法;然后,根据公式及相关原理对环境温度影响轮毂轴承摩擦能耗进行了理论分析,得出了初步结论;最后,利用目前国际最先进的轮毂轴承摩擦力矩及能耗试验设备,设置了特定路谱试验程序,按照恒定车速、中国路谱轻型汽车循环乘客试验(CLTC-P)和欧洲路谱新标欧洲循环测试(NEDC)试验条件,分别在不同的温度环境下进行了试验验证。研究结果表明:汽车在恒定车速下行驶,环境温度越高,轮毂轴承摩擦力矩越小,在40℃高温环境下,轮毂轴承摩擦力矩比-20℃低温下的摩擦力矩降低了约50%;汽车无论是按照CLTC-P路谱还是NEDC路谱行驶,环境温度越高,轮毂轴承摩擦能耗越小,在40℃高温环境下,轮毂轴承摩擦能耗比-20℃低温下的摩擦能耗降低了约60%,这也是汽车在冬天时单位里程油耗或电耗比夏天高的原因之一。

切向加载、卸载和振荡强耦合下机床螺栓结合部之摩擦能量耗散机制

在保持微凸体受法向力恒定的状态下,侧重导出切向力和变形量的切向加载、切向卸载和切向振荡接触方程。当2个球形微凸体接触时,构建每循环中切向接触摩擦能量耗散力学模型。按照赫兹静力弹性法向接触理论,得到微凸体顶端曲率半径。根据微凸体分担法向力的光滑性与连续性法则,校正临界弹性变形微接触面积与临界变形量的数学表达式。面向有条件等式,在弹性和纯塑性变形基础上,建立整个结合部法向力与切向接触摩擦能量耗散的理论模型。以北京机电院高技术股份有限公司直线电机驱动Linear MC6000普莱诺五面体加工中心上的龙门横梁-导轨螺栓结合部为研究对象,分析法向预紧力、表面粗糙轮廓分形维数、切向力、分形粗糙度、相关因子、单轴向屈服应变及静摩擦因数等7个相对独立参数对切向接触摩擦能量耗散的影响规律。可视化的数值分析结果表明:切向接触摩擦能量耗散随着法向预紧力的增大先增大后减小;表面粗糙轮廓分形维数在较小范围内,切向接触摩擦能量耗散随着表面粗糙轮廓分形维数或分形粗糙度的增大而增大;表面粗糙轮廓分形维数在较大范围内,切向接触摩擦能量耗散随着表面粗糙轮廓分形维数或分形粗糙度的增加而减小;切向接触摩擦能量耗散随着切向力、相关因子、单轴向屈服应变的增加而加大;切向接触摩擦能量耗散随着静摩擦因数的增加而降低与经典结论完全相反,这是因为当静摩擦因数较大时,根据近代分形几何理论可知法向预紧力越大,微滑趋势将更小,导致较小切向接触摩擦能量耗散。

利用有限元软件Ansys对防爆电梯制动轮与闸瓦摩擦能量及温升的分析

分绍了利用有限元软件Ansys,建立有限元法热力学计算模型,对防爆电梯制动轮、闸瓦摩擦能量及温升进行了分析。

多层箔片超声焊接的摩擦能量耗散机理及影响因素研究

在多层金属箔片的超声焊接过程中,焊头压紧金属箔片并带动其发生超声振动,各接触面摩擦生热并产生塑性变形,进而形成固相连接.各层箔片所受载荷存在差异,导致各接触面的摩擦行为和连接质量不一致,从而影响整体焊接质量.因此,需要分析焊接过程中载荷在多层金属箔片中的传递规律,揭示多界面的摩擦状态和能量耗散差异.以5层铜箔的超声焊接为研究对象,基于Cattaneo-Mindlin接触理论,利用Abaqus建立二维有限元仿真模型;分析不同压力载荷下各接触面的载荷分布和黏结-滑移状态转化;计算各接触面的摩擦耗散能量总量及在各接触面中的占比,并总结影响因素,给出多层金属箔片超声波焊接的理论工艺优化方法.

橡胶磨耗量与摩擦能的相关性研究

采用LAT100磨耗试验机对胎面胶进行不同角度和速度的磨耗量测试,同时进行有限元模拟计算,得到对应测试条件下的摩擦能,理论计算与测试数据拟合得到磨耗强度与摩擦能的幂函数关系式。该模型为轮胎的磨耗分析及模拟计算奠定了理论基础。

考虑热效应的滚滑并存线接触粗糙界面的摩擦能量耗散特性研究

高速、重载工作条件下,机械结构滚滑并存界面的温度热效应变得显著,可导致系统的动力学特性、磨损特性和工作稳定性等发生根本性变化。通过建立滚滑并存线接触粗糙界面模型,基于界面的法向载荷由润滑油膜和粗糙体共同承担的载荷分配思想,采用Greenwood-Williamson统计模型描述粗糙表面形貌,考虑界面温度热效应的影响,建立了滚滑并存线接触粗糙界面的能量方程、油膜厚度方程和粗糙体接触压力方程,求解了界面温度场,获得了表面粗糙形貌、界面法向载荷和运动速度对热润滑油膜厚度参数和摩擦能量耗散量的影响特性,为机械结构的润滑状态预测和系统动态性能分析提供基础。

防爆电梯曳引轮和曳引钢丝绳的摩擦能量及温升分析

在易燃、易爆的危险场所,防爆电梯得到了越来越广泛的使用,由于其使用环境的特殊性,防爆电梯在设计上采用了多种措施来达到防爆的要求,除了采用隔爆和本安电路2种方法以外,还需要对电梯各零部件之间的碰撞和摩擦特别注意,尽量避免碰撞火花和限制摩擦产生的温升。对容易产生摩擦的电梯曳引轮和曳引钢丝绳在运行中的摩擦生热问题,利用有限元方法做了模拟仿真分析,以确定其在防爆方面的性能。

防爆电梯曳引轮和曳引钢丝绳的摩擦能量及温升分析

介绍了曳引轮绳槽和曳引绳之间出现滑动的3种情况。对防爆货梯和防爆客梯进行了摩擦能量计算和摩擦表面温升计算,对容易产生摩擦的电梯曳引轮和曳引钢丝绳在运行中的摩擦生热问题,利用有限元方法做了模拟仿真分析,以确定其在防爆方面的性能。

基于摩擦能理论的轮胎室内磨耗仿真分析

以12R22.5规格全钢载重子午线轮胎为研究对象,进行自由滚动、驱动、制动以及带有横向力的室内转鼓磨耗测试,并利用Abaqus软件建立与测试工况相同的室内磨耗仿真方法。根据轮胎磨耗发生机理,得到各工况下胎面摩擦能分布曲线。结果表明,轮胎室内磨耗仿真结果与磨耗测试结果具有较好的一致性,验证了室内磨耗仿真方法用于预测轮胎初始磨耗是可靠的。

假肢接受腔-人体皮肤界面往复摩擦能量损耗的研究

利用万能材料试验机和多功能数据采集分析系统,在往复摩擦模式下模拟假肢接收腔-残肢皮肤穿戴界面,研究了不同切向力作用下两种常用的假肢接受腔材料与皮肤的摩擦能量损耗.结果表明:接受腔-皮肤界面往复摩擦过程中,随着切向力的增加,皮肤发生的弹性变形增大,皮肤摩擦前后的温差增加,摩擦过程中的能量损耗增大.接受腔材料表面结构直接影响着残疾人穿戴假肢的舒适性.相较于表面粗糙度较大的国内生产接受腔材料,表面粗糙度较小的进口接受腔材料降低了皮肤的摩擦能耗,减轻了皮肤的发热和变形,降低了皮肤损伤的风险,提高了与皮肤界面的适配性.

利用摩擦能实现驾驶室前碰撞的吸能优化

本文针对碰撞时如伺尽可能地保护乘员安全的问题，提出了新的悬置结构设计方案，采用梯度能量吸收的方法来利用摩擦能，从而实现了驾驶室的整体后移，并通过有限元分析验证了方案的可行性。

贸易摩擦能让企业成长更快——访浙江省对外贸易合作厅厅长冯明

对于日益增加的贸易摩擦和反倾销事件．作为出口量位居全国前列．并且汇聚众多民营经济的外贸大省浙江的对外贸易合作厅厅长冯明．她将会以怎样的心态来看待和理解这些贸易界的冲突和矛盾？她又将做何举动更好的保护和推动浙江省的外贸经济发展？

基于一维弹簧振子模型的摩擦能量耗散机制的研究

为研究摩擦作用下能量在晶体中的耗散,以ANSYS建立了一维弹簧振子耦合结构,对模型进行瞬态动力学分析,得到了振子的速度、位移、动能和势能随时间历程的变化趋势。结果表明,在考虑振子之间的相互作用条件下,整个系统的能量和振子的运动状态都存在着明显的波动变化,波动是一个熵增的过程;总动能随时间推进分配到每个振子上的能量朝着平均化的方向发展,且能级越来越低。根据玻尔兹曼统计学观点,内能分布越平均,系统的熵值越大,可以近似证明摩擦过程的能量耗散机制。

摩擦能增磁吗

从初中物理课本中，就知道摩擦能生（静）电。尽管人们熟知磁、电密不可分，但尚未说摩擦能增（生）磁。据观察，这个物理现象，不但存在，而且相当普遍。可以从以下现象说起。

微能源,巨能量——聚集摩擦能源的摩擦纳米发电机

摩擦能源的利用有赖于摩擦纳米发电机（Triboelectric Nanogenerator,简称TENG）的发明.它是一种利用材料之间摩擦引起的电荷转移,将机械能转化成电能,实现能量收集和转换的发电设备.

不同粗糙度煤岩界面超低摩擦效应与声发射特征试验研究

为了揭示动载扰动作用下煤岩界面粗糙度对超低摩擦型冲击地压影响机制,采用自行研制的煤岩界面超低摩擦试验装置,以沈阳红阳三矿1082 m采深煤岩体为研究对象,通过改变煤块与砂岩块体表面粗糙度来模拟煤岩界面不同粗糙特性,以粗糙度系数表征煤岩界面粗糙程度,工作块体水平位移表征冲击过程中超低摩擦效应强度,声发射能量为工作块体摩擦滑动过程中的信号参数,进行应力波扰动下不同粗糙度煤岩界面超低摩擦试验.研究结果表明:(1)超低摩擦滑动过程中,工作块体水平位移、声发射能量计数以及累计能量曲线呈现出孕育阶段、激发阶段、稳定阶段变化特征;(2)煤岩界面粗糙度越小,工作块体水平位移和声发射能量峰值越大,煤岩界面越易发生超低摩擦效应;(3)不同煤岩界面粗糙度下,相比于其他扰动频率, 2 Hz时更易发生超低摩擦效应;(4)给出了声发射能量峰值与煤岩界面粗糙度系数对应关系.声发射能量峰值可以有效表征超低摩擦效应强度,可以用声发射能量峰值预测超低摩擦效应强度.

不同摩擦副条件下二硫化钼薄膜的摩擦学性能研究

为了研究MoS_(2)-Ti薄膜与9Cr18钢、W-DLC和DLC薄膜的摩擦学行为,分别采用磁控溅射技术和等离子体增强化学气相沉积技术在9Cr18钢表面沉积了MoS_(2)-Ti薄膜、W-DLC和DLC薄膜。用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)研究了薄膜的表面形貌、化学成分和相组成。利用纳米压痕仪和球-盘摩擦试验机对不同薄膜的纳米硬度和摩擦学性能进行了分析。研究结果表明,MoS_(2)-Ti薄膜与DLC薄膜的摩擦因数和磨损率最小。相比MoS_(2)-Ti薄膜与不镀膜的9Cr18钢球摩擦副,MoS_(2)-Ti薄膜与W-DLC薄膜摩擦副的摩擦因数和磨损率没有减小。MoS_(2)-Ti薄膜与W-DLC薄膜摩擦副的磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损,与DLC薄膜摩擦副的磨损机制为黏着磨损。摩擦副表面沉积DLC薄膜有助于降低MoS_(2)-Ti薄膜的摩擦因数和磨损率。

臂式离心机机室空气内摩擦功率及支座摩擦系数的实验反演分析

为了提高臂式离心机驱动功率的预估精度,对工程解析计算方法中几个前提参数(即机室空气内摩擦发热消耗功率与总风阻功率之比C_(1)、机室内空气从出风口自然流出的线速度与其环向线速度之比C_(2)、支座的摩擦系数f_(e))的确定方法进行了研究。首先,针对一台臂式离心机以四种不同转速稳定运行的状态,利用离心机控制系统,读取了四组驱动电枢电压U和电枢电流I数据,采用三杯仪测试了四个空气从出风口流出的线速度V_(0)数据;然后,根据离心机风阻功率、排风功率和支座摩擦功率的解析理论表达式、能量守恒原理,建立了含待定系数C_(1)、C_(2)、f_(e1)和f_(e2)的关于U、I和V_(0)的求解方程,并将四组实测数据U、I和V_(0)代入所建方程,得到了关于系数C_(1)、C_(2)、f_(e1)和f_(e2)的求解方程组;最后,将所得C_(1)、C_(2)、f_(e1)和f_(e2)的值用于计算另一台类似臂式离心机的驱动功率。研究结果表明:所得驱动功率的计算结果比实测结果大2.23%,而以前依据经验取定C_(1)、C_(2)和f_(e)时的计算结果比实测结果小6.30%。对应用实例的综合分析表明:所建方法可弥补这些参数在以前的工程计算中,其取值缺乏实验依据的不足,提高这些参数的取值准确性和臂式离心机驱动功率的预估精度。

无润滑电磁轴承保护轴承跌落过程摩擦发热分析

为在设计阶段预测电磁轴承保护轴承的寿命,计算跌落过程中保护轴承的发热功率非常重要。很多场合下保护轴承无润滑或只有固体润滑,因此选择局部法,重点分析球与滚道之间的滚动弹性滞后、球自旋、差动滑动等机制引起的发热,推导了差动滑动发热功率解析公式。开展实际电磁轴承高速电机无制动自由跌落实验,实测轴心轨迹和保护轴承冲击力,利用实验数据计算了保护轴承发热功率,并与实测转子动能变化率对比。研究发现,在确定了保护轴承安装预紧力情况下,局部法计算的保护轴承发热功率与转子动能变化率在量级上相当,证明了理论计算可行性;球自旋发热最多,其次是球与滚道差动滑动发热,两者之和占总发热的主要部分,球与滚道弹性滞后发热较少。

枪管用环保镀层摩擦行为研究

传统枪管内膛表面采用的六价铬镀层,高温耐磨性好,但对环境污染严重。为开发环保镀层,采用超景深三维显微镜、扫描电子显微镜表征了室温和高温(400℃)摩擦磨损试样,对比分析了六价铬、三价铬、钴-镍和镍-钨四种电镀层的磨损特征。研究结果表明:在500℃定性回火后,三价铬、镍-钨、六价铬和钴-镍镀层硬度依次递减,与六价铬层相比,三价铬层脆性大,镍-钨和钴-镍镀层韧性高;室温下与H62黄铜对摩后,六价铬和三价铬镀层摩擦程度较轻,钴-镍和镍-钨镀层呈现明显粘着特征,二者摩擦系数高于两种铬层;400℃下与08Al钢对摩后,六价铬呈粘着磨损特征,摩擦程度较大;三价铬层摩擦系数相对较高;镍-钨镀层呈磨粒磨损特征,摩擦系数与六价铬接近,摩擦程度相对较轻。