多孔含油聚酰亚胺润滑性能及其与氮化硅配副的摩擦磨损分析

目的探究多孔聚酰亚胺(PPI)对氮化硅(Si_(3)N_(4))陶瓷材料的减摩润滑效果及其自润滑机理。方法利用Retc球/盘摩擦磨损试验机在浸油和干摩擦条件下进行不同温度和载荷下的滑动摩擦磨损试验,通过泰勒粗糙度仪和3D激光共聚焦显微镜分析试样在不同润滑条件下的磨损机制与润滑机理。结果浸油条件下的摩擦因数及磨损率要明显低于干摩擦条件下的摩擦因数及磨损率,且在试验时间内PPI含油试样保持润滑持续稳定。在滑动摩擦过程中,PPI含油试样由于温度和压力作用,PPI孔隙内的润滑油逐渐向试样表面移动,形成润滑油膜,使摩擦因数处于一个持续较低的状态,对PPI试样起到良好的润滑和保护作用。随着温度和载荷的增加,润滑油黏度及出油量发生变化导致润滑油膜的质量也发生变化,使PPI在浸油条件下的摩擦因数呈现波动的趋势。结论适当的温度与载荷,有利于形成完整且稳定的润滑油膜,起到较好的润滑效果。因此,合理控制温度和载荷,可使PPI减摩润滑效果最佳,为其作为保持架材料在Si_(3)N_(4)全陶瓷轴承中润滑提供指导依据。

6061铝合金自润滑热锻条件下工件和模具摩擦磨损特性

基于热锻条件,使用销-盘摩擦设备对6061热锻铝合金和H13钢基自润滑模具材料进行了高温对磨实验,通过电子探针和能谱仪分析了不同工况下工件和模具的磨损机理。结果表明,随着载荷的增加,工件和模具之间的摩擦因数与磨损率先降低后升高;随着转速的增加,工件和模具之间的摩擦因数增大,磨损率呈倍数增加;当载荷为12 N、转速为100 r·min^(-1)时,工件和模具之间的摩擦因数最小,其值为0.416,磨损率仅为24.591 mm 3·N^(-1)·m^(-1);随着转速和载荷的增加,工件和模具之间的粘着磨损加重并且逐渐出现磨粒磨损和氧化磨损。

基于SRV的重载轴承润滑脂摩擦磨损性能模拟评定方法研究

为提高润滑脂产品配方筛选效率、节约轴承台架试验成本,提出了1种基于SRV摩擦磨损试验机的圆柱滚子-圆盘线接触往复运动模式评定重载轴承润滑脂摩擦磨损性能的试验方法.采用四款重载润滑脂为试验样本,通过Pearson相关性系数法进行了SRV圆柱滚子-圆盘线接触往复摩擦磨损试验结果与FE-8轴承磨损台架试验结果间的相关性探讨,确定了方法最优试验参数,并在最优试验条件温度25℃,载荷1 kN,位移1 mm,往复速率50 Hz下完成了方法重复性考察.结果表明:SRV圆柱滚子-圆盘线接触往复试验方法试验结果重复性良好、可靠性高,与FE8轴承台架结果对应性优于四球机磨斑直径法(SH/T 0204-1992)以及SRV球滚子-圆盘接触试验法(NB/SH/T0721),更适用于重载轴承用润滑脂在摩擦副表界面的抗磨减摩性能的分析评定.

添加不同固体润滑剂铁基合金激光熔覆涂层的干滑动摩擦磨损性能

采用激光熔覆技术在CL60车轮钢表面分别制备不同含量WS_(2)(质量分数0~8.0%)和CaF_(2)(质量分数5.0%)固体润滑剂以及不同含量h-BN(质量分数0~2.0%)和CaF_(2)(质量分数0~2.0%)固体润滑剂的铁基合金涂层,对比研究了添加不同固体润滑剂铁基合金涂层的显微组织以及干滑动摩擦磨损行为和磨损机制。结果表明:所有涂层均主要由树枝晶和共晶组织组成,表面硬度均达到约800 HV,约为CL60钢的2倍。随着WS_(2)含量的增加,WS_(2)+CaF_(2)/铁基合金涂层的摩擦因数降低,磨损质量损失先降低后基本稳定,当WS_(2)质量分数为6.0%时,磨损质量损失最低,与未添加固体润滑剂的铁基合金涂层相比降低了26.7%,此时孔隙最少,磨损表面损伤轻微,磨损机制为磨粒磨损。随着h-BN含量的增加以及CaF_(2)含量的降低,h-BN+CaF_(2)/铁基合金涂层的摩擦因数与磨损质量损失均先降后增,且当CaF_(2)和h-BN的质量分数均为1.0%时,稳定摩擦因数与磨损质量损失均最小,与未添加固体润滑剂的铁基合金涂层相比,分别降低了32.7%和33.3%,此时晶粒最细小,组织最为致密,磨损表面以细小磨痕为主,磨损机制为轻微的磨粒磨损。

PEEK滑块摩擦磨损性能研究及润滑油量理论计算

针对高速薄膜生产线横拉轨道运行过程中PEEK滑块磨损和润滑油量设置不合理的问题,以PEEK滑块为研究对象,基于横拉轨道PEEK滑块实际工况,搭建高温销-盘摩擦试验机,用正交试验法,研究在油润滑条件下温度、速度、载荷参数对PEEK滑块摩擦磨损性能的影响,并结合表面形貌分析摩擦磨损机理;依据平面接触混合润滑理论,对PEEK滑块摩擦副润滑供油量进行理论计算,并通过高温销-盘摩擦副进行试验验证。结果表明:温度对PEEK滑块摩擦磨损性能影响最显著,随温度的升高,PEEK滑块黏着磨损效应加剧,对其摩擦学性能造成负面影响;试验结果验证了PEEK滑块/钢导轨摩擦副润滑需油量理论计算的有效性。

自润滑关节轴承在不同应力下的摩擦磨损特性

为了研究应力对自润滑关节轴承摩擦磨损性能的影响,依据SAE AS 81820对EN2584R12轴承在常温下分别进行了50%、100%和150%标准应力条件下的全寿命摆动磨损测试,并对粘贴衬垫的平板样件进行静应力承载测试。采用三维白光干涉形貌仪与金相显微镜(OM)观察静应力承载后衬垫的变形情况,采用体视显微镜(SM)、光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)观察不同应力下轴承全寿命摆动磨损后内外圈磨损形貌与磨屑形貌。结果表明:全寿命周期内,三种应力下的自润滑衬垫均已磨穿,磨损规律和摩擦因数差异不大,应力越大,轴承表面温度越高,磨屑颜色越深、尺寸越大,失稳期来得更早,破坏更为剧烈;应力对轴承的寿命有显著影响,低应力和中应力条件下的摆动磨损寿命分别是高应力条件的17.95倍和7.86倍;三种应力下的磨损机理均为磨粒磨损与黏着磨损的混合磨损,直接受力区的黏着磨损随载荷的增大而加剧,非直接受力区的磨粒磨损随载荷的增大而减弱。

工程机械用石墨烯增强极压锂基润滑脂的摩擦学性能研究及应用

工程机械用润滑脂的选择和使用对于保障工程机械的正常运行具有重要意义。文章研发的石墨烯润滑脂满足国家标准技术要求,并具有较好的高温性能、摩擦性能。石墨烯添加量为(a+0.010)%时,石墨烯润滑脂的减摩抗磨效果最佳,摩擦系数降低率达18.5%,磨斑直径降低率达15%。经重载滑动轴承台架试验对比,加注石墨烯润滑脂时轴套平均磨损量和销轴平均磨损量分别较加注极压锂基润滑脂时减少30%和65%。经整机试验对比,石墨烯润滑脂较极压锂基润滑脂的摩擦副平均磨损量降低58.75%。石墨烯润滑脂因具有稳定的摩擦系数及较好的摩擦性能,在一定程度上解决了起重机的抖动问题,但仍未彻底解决,建议同步排查引起起重机抖动的其他因素。

油润滑状态下粉末冶金件的摩擦磨损性能分析

研究了油润滑状态下铁基粉末冶金件的摩擦磨损性能,探索了Mo、P以及C元素对铁基粉末冶金材料硬度、金相和摩擦磨损性能的影响,并与铸件的耐磨性进行了对比分析,探讨了铁基粉末冶金件和铸件在本实验条件下的磨损机理。结果表明:Mo、P元素的加入均使材料硬度有所提高;Mo元素的加入可抑制烧结过程中珠光体的生成,促进贝氏体的产生;P元素的加入对材料组织和性能的影响比较复杂;在添加P的基础上增加C含量,材料耐磨性有所提升但不太明显。本实验条件下,Fe-0.9C-1.2Cu的铁基粉末冶金材料耐磨性与铸件相似,加入Mo、P后的材料耐磨性好于铸件,粉末冶金件主要呈现磨料磨损形貌,而铸件为磨料磨损和疲劳剥落共存。

机械零部件的摩擦磨损研究

机械零部件在服役过程中不可避免地经历摩擦和磨损,导致性能退化和使用寿命缩短,甚至引发安全事故。认识摩擦磨损机理,优化设计方案和制造工艺,对于提升机械装备的可靠性和耐久性至关重要。文章系统阐述机械零部件摩擦磨损的概念、主要影响因素、典型失效机制及测试表征方法,在此基础上,重点探讨控制摩擦磨损的策略,包括材料选择、表面处理、润滑优化和结构设计,旨在为机械工程领域的设计和制造提供理论指导。

矿山机械摩擦磨损问题及防范对策

矿山在开采过程中,经常采用机械设备与人工挖掘相结合的方式进行,在其正常的工作过程中,必然会对某些零件造成一定的磨损,而这些零件的损耗极大地缩短了其使用的寿命,降低了其所能利用的效率,所以,相关的工作人员必须对设备的磨损机理及其各方面的影响进行研究,以便保证仪器和设备的正常运作,并避免物质资源的浪费,提高工程的经济效益。本文对矿山机械设备损耗的成因及产生的问题进行了简要的论述,并据此提出了相应的防范对策,以期为同类工程提供一些有用的参考价值。

凹坑织构化81107轴承变载摩擦磨损性能研究

为了探究变载条件下凹坑织构化轴承的摩擦磨损性能,以81107TN推力圆柱滚子轴承为研究对象,通过在轴圈表面制备不同直径和不同深度的凹坑型织构,利用MMW-1A型万能摩擦磨损试验机,在阶梯渐进增长式载荷和贫油条件下进行试验。通过分析和对比试验后的摩擦系数、磨损量以及表面形貌,发现:直径250μm、深度20μm的凹坑织构化轴承表现出良好的摩擦磨损性能,其平均摩擦系数上升时间点比光滑无织构轴承滞后6000s,磨损量相比光滑无织构轴承降低7%;这里的条件下,变载荷条件下轴承的平均摩擦系数比恒定载荷低,最大差值为0.031,且后期变载荷轴承平均摩擦系数更稳定,变载荷轴承磨损量相比恒定载荷轴承也减少了7.3%。

石墨烯含量对铜铁基自润滑摩擦材料组织结构及摩擦性能的影响

目的改善石墨烯与铜铁基摩擦材料的结合方式,探究不同含量的石墨烯对铜铁基摩擦材料组织结构的影响,研究加入不同含量石墨烯时摩擦材料的摩擦性能和摩擦机理。方法采用粉末冶金冷压法制备铜铁基摩擦材料,利用SEM、XRD等分析方法和手段,探究不同含量石墨烯对摩擦材料的组织结构、综合力学性能和摩擦性能的影响规律,确定最佳工艺参数。结果在铜铁基摩擦材料中加入石墨烯时,其密度和抗压强度随着石墨烯含量的增加呈下降趋势,硬度呈先上升后降低的趋势。在相同转速下,随着石墨烯含量的增加,其摩擦材料的摩擦因数呈下降趋势,磨损率呈现先下降后上升的趋势。在石墨烯的质量分数为0.5%时,摩擦材料的摩擦率最小,为2.52×10^(-9)mm^(3)/(N·m),此时摩擦材料的磨损机理为黏着磨损及少量磨粒磨损。结论在铜铁基摩擦材料中,石墨烯作为润滑组元,与基体的结合性能表现优异,对比石墨烯对铜铁基摩擦材料的影响规律可知,在石墨烯的质量分数为0.5%时,摩擦材料的性能最佳。

燃油介质作动器往复密封摩擦热效应及磨损特性分析

发动机矢量推力作动器采用燃油作为传动介质,燃油的低黏度将使作动器密封接触面处于不良润滑条件,密封件摩擦磨损问题突出。针对燃油介质作动器不同压力、作动速度及油液温度的工作环境,建立往复密封热弹流混合润滑数值仿真模型,分析往复密封接触面摩擦热效应对油膜行为的影响,确定热分析边界条件,计算密封系统的瞬态温度分布。根据热分析结果,对油液黏度及密封区域内的油膜厚度进行修正,考虑密封件润滑条件探究摩擦热效应对密封性能与磨损特性的作用机理,分析不同工况条件对油膜厚度、摩擦力和磨损深度分布的影响,为设计高性能航空密封件奠定理论基础。

模拟风电滑动轴承启停和多润滑状态摩擦磨损的试验设计

为了研究风电主轴滑动轴承及其材料在实际工况下的摩擦磨损性能,设计了一种能够实现频繁启停和不同润滑状态下功能的滑动轴承摩擦磨损模拟试验装置,完成了试验装置中频繁启停功能实现的软硬件设计。上、下试件材料分别选用聚醚醚酮和GCr15钢。先后开展了试验机测试结果的准确性验证试验、不同润滑状态下的恒转速摩擦磨损试验以及不同润滑状态下的频繁启停摩擦磨损试验,并进行了相应的摩擦力、磨损量和摩擦温度的测量,试验结果验证了所设计试验装置的有效性和可靠性。

PAO10@SiO_(2)纳米胶囊的制备及自润滑环氧树脂摩擦磨损性能

以聚α烯烃-10(PAO10)为芯材、二氧化硅(SiO_(2))为壁材通过模板法及溶胶凝胶法,在水包油(O/W)乳液体系中制备了PAO10@SiO_(2)纳米胶囊,所制备的纳米胶囊呈规则球形,粒径约550 nm,芯材PAO10的质量分数为68.3%。同时,制备了含该纳米胶囊的自润滑环氧树脂复合材料,摩擦磨损实验表明,含10%PAO10@SiO_(2)纳米胶囊的环氧树脂复合材料的摩擦系数和磨损率与纯环氧树脂相比分别降低了58.5%和94.0%,通过摩擦面的扫描电镜表征揭示了纳米胶囊填充的环氧树脂复合材料的自润滑机理。

船舶艉轴机械密封材料摩擦磨损性能研究

为探究船舶艉轴机械密封用高分子材料在实际工作环境下的摩擦磨损性能,选用浇注型聚氨酯弹性体(CPU)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、玻璃纤维改性聚己二酰丁二胺复合材料(GF/PA46)与玻璃纤维改性聚四氟乙烯复合材料(GF/PTFE)5种材料,在载荷为0.5 MPa,线速度为7 m/s的工况下开展摩擦磨损性能测试。结果表明:重载、高速的工况使得CPU、PET、PBT、GF/PA46材料出现了不同程度的剥落与犁沟,摩擦因数与磨损量较大;GF/PTFE材料仅出现一些相对轻微的撕裂和磨痕,相较于CPU、PET、PBT、GF/PA46材料,GF/PTFE的平均摩擦因数分别下降了66.6%、80.4%、86.1%、87.8%,单位时间磨损量分别下降了91.7%、92.7%、88.6%、97.0%,摩擦磨损性能最优。

机械磨损部件的摩擦润滑自修复

磨损是导致能源浪费和机械零件失效的主要原因之一,为减少或抑制摩擦磨损,通过润滑油品配方设计和有效利用摩擦产生的物理化学作用,提出了摩擦自适应、摩擦成膜自修复、原位摩擦化学自修复、微流变及场效应渗镀整平技术五种自修复机理。

接触式机械密封混合润滑状态摩擦演化规律研究

接触式机械密封在运转中主要处于混合润滑状态,为探究其混合润滑状态下摩擦机理,结合粗糙面弹塑性模型,求解考虑密封端面粗糙度效应的雷诺方程,探究了转速和介质压力等工况条件对密封混合润滑状态密封摩擦参数的影响,推导了密封声发射波能量公式,将密封混合润滑状态分为磨损期和稳定期,应用1.5维谱理论提取密封特征频率,探究混合润滑状态摩擦演化规律.研究结果表明摩擦参数影响密封声发射波能量幅值且密封摩擦形式随混合润滑状态发生变化:在磨损期,微凸体接触特征频率幅值较大,密封端面间摩擦以微凸体接触为主;在稳定期,流体膜黏性剪切摩擦特征频率幅值变大,黏性剪切效应增强,密封端面只存在局部微凸体接触.所得结论对接触式机械密封混合润滑状态摩擦机理的研究具有一定的理论指导意义.

摩擦学系统润滑磨损故障诊断特征提取研究综述

润滑磨损故障是机械装备安全、健康、可靠运行的严重威胁,在对其诊断中存在的数据源多,造成数据维度高、形式多样化、结构与关系复杂以及数据与故障之间的映射关系不明确等问题,严重影响了诊断的效率、准确性和针对性.随着装备智能化、集成化和大型化发展,润滑磨损故障诊断也将进入大数据和智能化时代,对诊断数据的应用与分析水平要求更高.特征提取能实现原始数据降维、数据关系建立和故障敏感性信息获取,是润滑磨损故障诊断的基础性工作,也是实现数据高效应用的前提.通过对润滑磨损故障诊断流程与技术分析,从诊断实验室检测、工业现场监测和在线实时监测等3个方面,研究装备润滑磨损故障诊断所需获取信息的组成,明确了其特征提取研究的内容与方向;在对磨损颗粒图像、磨损定量数据、润滑油性能劣化和润滑油污染等4个方面特征提取研究现状进行综述的基础上,提出了当前装备润滑磨损故障诊断特征提取所面临的挑战性问题;最后根据以上挑战性问题,结合装备发展趋势,指出了今后润滑磨损故障特征提取的研究方向.

润滑介质及基体对不同厚度PTFE/PI-PAI涂层的摩擦性能

船舶发动机轴瓦在受到炮弹攻击后处于极端工况,造成轴瓦失效破坏。传统的电镀镀层和磁控溅射薄膜因存在高污染、高成本等缺点,目前亟须寻求新的解决方案来提高轴瓦在极端工况下的耐磨性能。针对轴瓦因炮击而处于极端工况,设计了ZrO_(2)填充PTFE/PI-PAI的涂层材料,采用液体喷涂工艺在A370铝合金和CuPb22Sn2.5铜合金基体表面制备三种不同厚度涂层,研究涂层在不同润滑介质下的摩擦学性能。结果表明,涂层的摩擦学性能受到涂层硬度、润滑介质及基体支撑作用影响,涂层的硬度及弹性模量随厚度的增加呈现递减的趋势。涂层越厚,基体的支持作用越小。在油润滑工况下,铜合金基体上涂层摩擦因数及磨损率均小于铝合金,润滑油是涂层摩擦性能最主要影响因素。在海水工况下,涂层主要表现为磨粒磨损,并出现明显的犁沟现象。铜合金基体上涂层的摩擦因数高于铝合金,海水腐蚀和高频往复摩擦带来的冲刷作用是摩擦性能主要影响因素。在干摩擦工况下,涂层以黏着磨损为主。涂层的硬度受到基体支撑的影响,高频往复运动中硬质对磨球与硬质基体夹击软质涂层和接触压力是摩擦性能主要影响因素。通过涂层与合金摩擦因数对比,可知30μm涂层能够大幅度地降低轴瓦材料的摩擦因数,有利于提高船舶发动机轴瓦在极端工况的摩擦学性能。阐明了基体对不同厚度自润滑涂层的支撑机理,分析了涂层在极端工况下受到轰击后的摩擦学性能,确定了船舶发动机轴瓦涂层的最佳设计厚度。