滚动轴承润滑研究中的几个问题

滚动轴承是高端装备中不可缺少的重要部件,轴承润滑问题的研究为滚动轴承设计、润滑剂选择、轴承可靠服役等提供理论基础。针对滚动轴承润滑相关的几个科学问题,重点概括了滚动轴承润滑数值计算方法及应用,总结了润滑油膜厚度和轴承内部润滑介质流动分布可视化测量技术,阐述了与润滑脂组分相关的机械剪切与温度等参数对润滑特性的影响机制,介绍了滚动轴承固体润滑机制,并从工程设计角度分析了轴承的润滑设计。基于当前研究现状,认为轴承润滑研究应重点面向真实条件下轴承润滑理论计算、与应用工况匹配的先进润滑材料的开发以及轴承润滑评测方法研发3个方面进行发展。

钢铁行业设备润滑管理提质研究

福建某钢厂设备润滑管理经过了前期粗放型生产管理,逐步发展为现阶段的精细化管理。主要工作包括:通过对在用润滑油/脂进行优化整合,合理简化品种;全面梳理设备润滑问题,建立设备润滑台账;建立设备润滑规范和标准;建立检测实验室并进行油液检测;外聘专业的设备润滑管理团队等。基于此,极大提升了该钢厂设备润滑管理的效率和能力,降低了吨钢油耗,降低了设备故障率。计划进一步开展设备润滑数字化平台管理,引入在线油液监测、设备维护及润滑外包等工作。

进水温度对水润滑轴承润滑特性的影响

为研究进水温度变化对水润滑轴承润滑特性的影响,采用有限差分法建立水润滑轴承弹流润滑模型,分析不同进水温度和载荷条件下水润滑轴承润滑特性的差异,并且通过试验验证摩擦因数的变化规律。研究发现:随着进水温度升高,轴承的水膜压力下降,但在水膜压力峰区域最大水膜压力升高、最小水膜厚度减小、偏心率增大,表明进水温度升高对润滑性能有着负面影响;在相同的载荷和转速下,轴承摩擦因数随着进水温度升高而下降,且高载荷下进水温度对摩擦因数的影响更大。通过试验发现进水温度越高对摩擦因数变化的影响越大,不同进水温度下载荷越低,载荷的变化对摩擦因数变化量的影响越大。

粗糙度和轴向运动对艉轴承混合润滑性能的影响

针对大型船舶航行过程中出现船体变形时艉轴承的磨损状态异常这一问题,本文探究磨损表面粗糙度变化和轴向运动对于艉轴承混合润滑性能的影响,建立了耦合轴向运动和表面粗糙度的混合润滑模型,通过数值模拟得到轴承润滑特征的分布,分析轴向运动和粗糙度对轴承混合润滑特性的影响,并对该润滑模型进行验证。计算结果表明:在轴向运动和轴颈倾斜耦合作用下,油膜厚度沿轴向方向非线性减小,油膜压力和接触压力在局部出现峰值,轴瓦在局部出现较大变形;轴向速度增加会加强动压润滑效应,轴向运动对润滑特性的影响程度随着倾角的增大而增加;粗糙度越大承载能力越强,同时接触情况越严重,会加速轴承的局部磨损。

矩形沟槽结构参数对水润滑轴承润滑性能的影响

为了研究矩形沟槽结构参数对水润滑轴承弹流润滑性能的影响,建立水润滑轴承流固耦合(FSI)分析模型,采用有限元法,通过比对轴承周向水膜压力、最大水膜压力、摩擦系数、承载力、偏位角和轴承最大径向变形等参数,阐述了矩形沟槽结构参数对轴承润滑性能的变化规律。结果表明,沟槽宽度或深度越大的轴承,其承载性能越差。通过合理调整沟槽的宽深比,可以有效地改善轴承的润滑状态。在相同流水槽总断面积下,沟槽宽深比过大或过小均不是轴承弹流润滑的最好状态,沟槽宽度对轴承承载性能的影响要高于沟槽深度对轴承的影响。

聚脲润滑脂稠化剂对球轴承疲劳寿命的影响

采用光干涉法、动态击穿电压测试对3种聚脲润滑脂样品润滑膜厚进行了表征,同时测试了3种样品的轴承疲劳寿命和温升特性,对比研究了聚脲润滑脂稠化剂对润滑状态的影响,结果表明:聚脲润滑脂稠化剂在摩擦副表面吸附形成垫层,阻碍了润滑脂乏油润滑引起的润滑膜厚持续减小;聚脲润滑脂稠化剂的类型、含量对表面起源型剥落的轴承疲劳寿命有显著影响,合理的稠化剂配方可显著延长轴承疲劳寿命,这可能与聚脲润滑脂稠化剂的回流特性相关。

石墨烯纳米颗粒润滑性能分子动力学分析

文中为了研究基础油液蓖麻油中加入石墨烯纳米颗粒后蓖麻油的润滑性能改变情况,运用分子动力学知识和LAMMPS仿真软件进行了粒子数密度、粒子径向分布势函数及热导率分析,同时探究了混合石墨烯的蓖麻油对切削加工后材料表面的形貌影响。仿真和试验结果表明:石墨烯纳米颗粒具有亲油性,蓖麻油分子在石墨烯周围呈层状分布,形成润滑油膜,此油膜具有良好的导热性和抗压性,以及良好的润滑效果,石墨烯的加入改善了蓖麻油的润滑性能。

基于红外光谱技术智能识别润滑油的研究进展

机器学习作为人工智能发展的核心,在各行业得到快速发展,近年来也成为润滑油领域研究的热点之一,标志着润滑油的研究不再局限于大规模的试验研究,高通量数据、机器学习、优化算法开始应用于润滑油的研究。文章介绍了基于红外光谱技术在润滑油种类鉴别、润滑剂筛选、润滑性能评估和润滑监测等方面的研究进展,并对未来基于红外光谱技术应用于智能识别润滑油的研究进行了展望。

润滑油技术营销团队建设的实践和思考

高质量发展是全面建设社会主义现代化国家的首要任务,是“十四五”时期的主基调,也是中国石化润滑油有限公司未来可持续发展的根基。当前及今后一段时间,我国将加快形成以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局,中国石化润滑油有限公司必须担当好产业升级的“助推器”和“支持者”,将高质量发展摆在更加突出的位置[1]。润滑油企业的高质量发展,离不开科技的创新和服务的优化升级,技术服务差异化竞争优势的体现是助力企业高质量发展的重要一环。

基于热混合润滑的钢/橡胶接触表面水润滑增强调控

目的增强钢/橡胶摩擦副的润滑性能,为提高混合润滑状态下水润滑轴承的性能提供参考。方法建立水润滑条件下钢/橡胶摩擦副的热混合润滑模型,讨论热效应对润滑性能的影响,并在此基础上进一步研究表面粗糙度、水基润滑剂黏度和供水压力对水润滑增强调控的作用。结果与等温解相比,热效应使Stribeck曲线发生了右移,摩擦因数和载荷比增大,膜厚比降低。最高水膜温度随着转速的增加而升高,热效应对混合润滑性能的影响显著。减小摩擦副表面粗糙度,Stribeck曲线向左移动。在相同转速下,载荷比随着表面粗糙度的减小而降低,膜厚比反之。表面粗糙度越大,水膜温度越高,最高温度位于出口区,且钢的表面温度低于水膜和橡胶的表面温度。当水基润滑剂的黏度增大时,膜厚比增大,载荷比和最高水膜温度降低,Stribeck曲线发生左移。增加供水压力可以改善水膜压力分布,使水膜承载区增大、压力减小,粗糙峰接触压力和承载区减小,导致载荷比减小、膜厚比增加,Stribeck曲线向左偏移,水膜最高温度降低。当接触区由边界润滑向混合润滑过渡时,水膜最高温度出现拐点,且水膜最高温度拐点随着供水压力的增加而左移。结论热效应会降低摩擦副的混合润滑性能,因此在混合润滑中不能忽略。考虑热效应时,通过减小表面粗糙度,或增加水基润滑剂黏度和供水压力,均有利于增强钢/橡胶接触表面水润滑的混合润滑性能。

低气味极压锂基润滑脂的研制

随着现代工业的快速发展,高温、高速、重载设备在生产中大量使用,对润滑脂的性能也提出了更高的要求。生产部门要求使用与之配套的耐高温、高负荷、长寿命的润滑脂,以延长设备的使用寿命,提高生产率,降低成本,从而获得更大的经济效益[1]。为满足这些要求,必须在润滑脂中加入各种添加剂以提高各项性能。极压抗磨剂是较为常用的一类添加剂,对润滑脂的综合性能有着较大的影响。极压抗磨剂的极压抗磨效果是通过生成边界膜来实现[2]。在边界润滑状态下,润滑脂中的极压添加剂主要依靠分子中的极性基团在摩擦副金属表面吸附并发生化学反应,从而形成边界膜,这种膜熔点高,剪切强度低,与金属表面的结合牢固,能够起到增加润滑脂的抗磨能力,防止摩擦副发生烧结、咬死、刮伤的作用[3~4]。

考虑轴颈倾斜与空泡运动的径向滑动轴承油气润滑分析

由于重载作用及制造误差而导致的轴颈倾斜现象会改变轴承不同截面处的偏心率及油膜厚度,滑动轴承高速运转时,油膜间隙中会不可避免地混入微小气泡,因此探究轴颈发生倾斜时油气两相流对径向滑动轴承润滑特性的影响很有必要。将考虑空泡运动的、修正后的Rayleigh-Plesset(mRPS)方程与雷诺方程共同联立,通过编写相应算法求解耦合后的方程,分析含气率、气泡参数以及轴颈倾斜程度对滑动轴承静特性参数的影响。结果表明:在不同转速下,随着含气率的增加,最大油膜压力、承载力、端泄流量、摩擦力等静特性参数呈下降趋势;气泡参数对润滑性能的影响与偏心率有关,增大气泡的表面膨胀黏度与减小初始气泡半径对轴承润滑会产生相同的效果;轴颈倾斜会改变油膜压力分布及数值大小,同时使空化区域发生倾斜;随着轴颈倾斜程度的增加,滑动轴承静特性参数逐渐增大,且在大偏心率大倾斜度时更为显著;适当改变气泡参数与油液含气率会在一定程度上削弱由轴颈倾斜带来的影响。

车床润滑系统常见故障分析及应用

针对CY6140普通卧式车床日常工作中经常出现因润滑系统故障引起非计划停机等问题,采取了优化和完善连续供油润滑系统结构和性能的措施,从源头上解决了普通车床因润滑系统故障引起非计划停机问题,将车床每月非计划停机时长控制≤30 min。

脂润滑弧齿锥齿轮热弹流润滑与效率研究

基于油动重载四旋翼无人机的特殊应用条件,研究了无人机齿轮箱内脂润滑弧齿锥齿轮的润滑状态及啮合效率.推导了适用于弧齿锥齿轮的脂润滑雷诺方程,采用计算油膜剪切力和微凸体接触摩擦力组成的复合摩擦系数代替摩擦系数经验公式的方法,研究了在无人机各种工况下的齿面润滑情况和啮合效率.结果表明,本研究中提出的考虑粗糙度的脂润滑雷诺方程能够很好预测文献中的试验结果;弧齿锥齿轮的齿面较为复杂,不能用油润滑的中心油膜厚度算法近似估计脂润滑弧齿锥齿轮整个齿面上的润滑状态;1个啮合周期内的齿面摩擦系数在节点处最大;低转速情况下,齿面将进入混合润滑状态;1个啮合周期内啮合效率的变化与啮合位置密切相关,在啮入点处效率最低;在转速不变的前提下,润滑脂黏度越高,效率损失越大.

MoSe_(2)/石墨烯-不锈钢自润滑材料的减摩机理

为克服不锈钢摩擦副零件摩擦因数大、易磨损的不足,利用粉末冶金不锈钢基体贯通孔隙特征和异质结纳米润滑剂超滑效应,采用真空浸渍和水热合成两步法工艺制备出了MoSe_(2)/石墨烯-不锈钢自润滑材料,并对其摩擦学特性与减摩机理进行了研究。研究发现:摩擦过程中,加入到基体孔隙的MoSe_(2)/石墨烯异质结润滑剂在摩擦表面形成了均匀润滑膜,显著减小了摩擦副的摩擦因数和磨损率。在常温、载荷40 N、转速100 r/min工况下,MoSe_(2)/石墨烯-不锈钢自润滑材料的摩擦因数低至0.106,磨损率降至6.45×10^(-5)mm^(3)/(N·m),与不锈钢基体相比,其摩擦因数和磨损率分别降低了86%和93%。

列车轮缘润滑材料性能分析与应用研究

通过基础摩擦磨损试验研究了干态摩擦和3种轮缘润滑棒条件下的轮箍材料试样的摩擦磨损行为,结合扫描电镜和表面测量仪观察磨损表面形貌、损伤特征和磨痕几何形状,对3种轮缘润滑棒进行能谱分析,探究了润滑成分对轮轨材料减摩的影响,并根据试验结果进行了2个月的现场机车轮缘磨耗跟踪测量.研究结果表明施加轮缘润滑棒作为润滑介质后可降低界面摩擦系数至0.15~0.50,试样表面摩擦损伤均有不同程度降低,3种轮缘润滑棒工况相比干态摩擦工况的试样磨损率分别降低17.21%、28.58%和20.50%;润滑剂成分研究表明,石墨-二硫化钼的轮缘润滑棒能在摩擦接触表面形成延展性强、覆盖率高的致密固体润滑膜,抗磨减摩性能最优;轮缘润滑棒B在DF12机车1轴轮对安装使用后轮缘磨耗有明显减缓,第1、4轴轮对轮缘磨耗之比下降50%.

鱼皮多肽作为水基润滑添加剂的摩擦学性能与机理研究

采用酶解和大孔树脂分离技术从渔业废弃物中提取了3种不同极性的多肽,研究了多肽在水乙二醇溶液中溶解性、摩擦学性能,并探讨了其摩擦学机理.结果表明,所制备的3种不同极性的多肽在水乙二醇体系中均具有良好的溶解性,且具有较高的热稳定性.摩擦学研究表明,多肽可显著提升水乙二醇溶液在钢/钢摩擦副间的减摩、抗磨性能,有效保护摩擦副表面,其中小极性的多肽抗磨性能最强,磨损体积比水乙二醇溶液降低55.49%,并且3种多肽均可显著提升水乙二醇的抗承载性能.多肽的分子结构中存在较多的极性基团,有助于多肽与金属摩擦副表面发生物理吸附,而且多肽在摩擦副表面还形成1层以含碳、氮有机化合物、铁氧化物为主的化学反应膜.因此,多肽优异的摩擦学性能是摩擦化学反应和物理吸附协同作用的结果.

纤维材质对UHMWPE水润滑轴承复合材料摩擦学性能的影响

超高分子量聚乙烯(Ultra-high molecular weight polyethylene, UHMWPE)在水润滑轴承领域具有巨大的发展潜力,然而单一的UHMWPE难以满足水润滑轴承的耐磨性需求,尤其是在低速重载工况下.通过纤维改性的方法可以提高其摩擦学性能,但是纤维材质的不同特性对于复合材料摩擦学性能的影响存在差异.通过热压模具分别制备剑麻纤维(Sisal fiber,SF)、碳纤维(Carbon fiber,CF)和聚酯纤维(Polyester fiber,PETF)与UHMWPE混合的定向纤维复合材料,并与纯UHMWPE做对照试验.利用R-tec往复摩擦试验机模拟不同载荷(5和10 N)和不同速度(20、40和60 mm/s)下铜球与不同复合材料的摩擦过程,通过邵氏硬度和极限抗弯强度试验对复合材料力学性能进行表征测试,采用接触角测试复合材料的浸润性,试验结束后用扫描电子显微镜观察表面磨损形貌.结果表明:纤维的力学性能,尤其是硬度和抗弯强度是影响定向纤维复合材料摩擦学性能的关键因素,所添加纤维在复合材料中强有力的支撑作用使摩擦学性能显著提高,纤维的耐磨性和浸润性是次要因素.试验工况下,CF/UHMWPE摩擦系数最低,且在低速重载(载荷10 N,速度20 mm/s)时的摩擦系数与纯UHMWPE相比降低了36.92%;添加耐磨性强的PETF纤维后,复合材料磨损体积与纯UHMWPE相比降低了30.56%.

两亲性碳点在硅酸盐钻井液中的润滑性能

硅酸盐钻井液具有抑制封堵能力强、环保等优点,但其润滑性能差,这制约了硅酸盐钻井液的广泛应用。利用极压润滑仪测定含有两亲性碳点和聚氧乙烯型表面活性剂的硅酸钠溶液的润滑系数,筛选出性能优异的润滑剂,并采用总有机碳分析仪、动态光散射和接触角仪等分析其润滑机理。实验结果发现,两亲性碳点具有优良的润滑性能和耐温性,在5%硅酸钠水溶液中添加0.3%两亲性碳点C_(12)-CDs,经过110℃高温热滚16 h前后体系的极压润滑系数可从0.500左右分别降低至0.065和0.063,润滑系数降低率高达87.52%,而聚氧乙烯型表面活性剂并无润滑效果。进一步探究其润滑机理,C_(12)-CDs在石英砂表面具有优异的吸附性能,100 mg/L的C_(12)-CDs溶液吸附前后的表面张力从44.81 mN/m上升为64.03 mN/m,其吸附量可达到89.23 mg/L;且粒径分析数据表明,C_(12)-CDs可将Na_(2)SiO_(3)溶液的平均粒径从514.0 nm分散为63.2 nm。碳核表面的多羟基结构和长疏水链可促进两亲性碳点在金属钻杆、井壁和硅酸聚集体表面的吸附,两亲性碳点作为润滑剂与硅酸钠钻井液体系配伍性能好,添加C_(12)-CDs的现场硅酸盐钻井液润滑系数降低率可达到86.34%,可为硅酸盐水基钻井液润滑剂的现场应用提供理论指导。

润滑条件对TC4钛合金切削加工影响的实验研究

为了研究冷却润滑条件及切削参数对TC4钛合金的切削力和表面粗糙度的影响,分别开展CMQL、冷风、浇注式冷却润滑条件的TC4钛合金高速切削实验、四种不同润滑环境的粗/半精/精加工实验以及CMQL条件下TC4钛合金正交切削试验,通过单因素分析和正交试验法研究冷却润滑条件及切削参数对切削加工性的影响。研究表明:CMQL冷却润滑条件可在TC4钛合金高速切削时有效降低切削阻力和改善表面粗糙度,并在高速精车削阶段体现出降低切削阻力的优势。考虑CMQL条件下高速精车TC4钛合金加工效率,最佳参数组合为较高的切削速度、较小的精加工余量和合适范围内较大的进给量。