基于铁谱分析的煤矿机电设备摩擦磨损状态分析算法研究

介绍一种基于铁谱分析的煤矿机电设备摩擦磨损状态分析算法。该算法主要通过对设备铁谱图像的预处理,提取设备最大块磨损颗粒的多元特征,利用各方面特征的对比,判断机电设备摩擦磨损状态。通过铁谱分析监测煤矿机电设备摩擦磨损状态,为煤矿机电设备运维管理提供支持,确认铁谱分析的应用价值。

Cu层包覆CNTs与原位自生纳米相协同增强铝基复合材料的微观结构及力学性能

以纯铝粉末、CuO粉末和Cu层包覆CNTs为原料,采用快速热压烧结方法制备Al-CNTs(Cu)-CuO复合材料,研究不同质量分数的CuO对复合材料中原位反应生成相特征及其对材料力学性能和磨损性能的影响。研究结果表明:提高铝基复合材料中CuO含量会显著促进Cu层包覆CNTs增强铝基复合材料中Al_(2)Cu及Al_(2)O_(3)纳米相的原位析出,不仅提高了铝基复合材料的强韧性匹配度,而且降低了磨损率,提高了耐磨性能。Cu层包覆CNTs与原位自生纳米相协同强化作用可以有效地提升铝基复合材料的综合服役性能,其在航空航天、轨道交通等领域具有十分广阔的应用前景。

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。

轮轨黏着状态对曲线区段轮轨动态相互作用的影响

基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立了考虑不同轮轨黏着状态的地铁车辆-轨道耦合动力学模型,分析了轮轨界面黏着状态和曲线半径对轮轨系统动态相互作用的影响。结果表明:车辆通过曲线区段时,轮轨界面黏着状态对轮对运动姿态和轮轨系统动态相互作用的影响显著;轮轨界面存在低黏着接触状态会削弱轮对导向能力,致使脱轨系数增大,尤其当外侧轮轨界面存在低黏着接触状态时影响更大;通过润滑适当减小内侧轮轨摩擦因数,同时保持较大外侧轮轨摩擦因数可有效减小脱轨系数,提高车辆横向运行安全性;内外侧轮轨磨耗指数主要由所在侧轮轨黏着状态决定,且随曲线半径增大而减小。

某型柴油机磨损特点及油液光谱分析诊断研究

从磨损类型、磨损过程、主要摩擦副、样本数据分布以及磨损元素相关系数等几个方面系统分析了某型柴油机的磨损特点,并且针对柴油机磨损状态监测问题研究了油液光谱分析的诊断原理,制定了浓度模型、梯度模型和比例模型等数据分析模型的界限值,提出了适合光谱数据预测的灰色模型和时间序列模型预测方法,为柴油机磨损状态监测提供了一整套可行的监测方案。

分形特征在湿式离合器磨合状态预测中的运用

针对湿式离合器试验过程中磨合状态的预测问题,提出利用摩擦转矩信号分形特征来预测和评价磨合状态的新方法。首先,分别阐述了摩擦转矩信号盒子维数和关联维数的计算方法;然后,在湿式离合器试验台上提取了磨合试验的摩擦转矩信号,并对信号进行了自相似性分析;最后,应用盒子维数和关联维数分别对摩擦转矩信号进行了分形研究。分析结果表明:盒子维数和关联维数都能定量描述试验过程中摩擦转矩信号的分形特征,随着磨合次数的增加,摩擦转矩信号的盒子维数和关联维数的波动范围都逐渐减小,并且最终收敛于较小的波动范围。因此,利用试验中摩擦转矩信号的分形特征能够在不开箱条件下定量地预测和评价湿式离合器的磨合状态。

Ce元素对固态扩渗铝AZ31镁合金的摩擦磨损特性的影响

采用纯Al粉、Al-Ce混合固体粉末分别对AZ31镁合金表面进行热扩散处理,扩散温度均为430℃,扩散时间均为8 h,得到热扩散渗层,并对得到的渗层进行表面硬度、显微组织形貌和摩擦磨损性能分析。结果表明:渗层组织致密、均匀、连续,纯Al粉渗层厚25μm,Al-Ce粉末共渗得到的渗层厚度达35μm,渗层都表现出明显的扩散、沉积的分布特征,同时纯Al粉热扩散渗层的表面布氏硬度为62.4 HB,Al-Ce粉末共渗得到的渗层表面布氏硬度达到68.8 HB,并且纯Al粉热扩散渗铝试样的磨损质量损失仅为基材的1/2,而Al-Ce粉末共渗试样的磨损质量损失还不到基材的1/2,可见Ce元素加入更有利于渗层的形成,可显著提高固态扩散渗铝AZ31镁合金的摩擦磨损特性。

物元分析方法在基于油液光谱分析的发动机磨损状态监测中的应用

鉴于目前基于油液光谱分析的发动机磨损状态监测的评判方法中存在人为影响因素过多、权值计算的不确定性等不足,提出了一种基于物元分析理论的新评判方法,采用发动机磨损状态监测中综合评判的各种指标,根据计算出的综合关联度,实现对发动机磨损状态的精确监测。实例表明该方法是科学的,可靠的,在基于油液光谱分析的发动机磨损状态监测领域具有进一步的研究与应用价值。

C/C复合材料在CD15W-40机油润滑状态下的摩擦性能

以炭纤维无维布与网胎叠层针刺而成的整体毡为预制体,采用化学气相渗透法制备C/C复合材料,利用MM-1000型惯性试验台研究该材料在干态和CD 15W-40柴油机油润滑状态下的室温摩擦磨损性能,并采用扫描电镜(SEM)、偏光显微镜以及三维显微镜观察分析该材料的结构形貌、摩擦表面形貌和磨屑形貌。结果表明:C/C复合材料在干态和油润滑状态下的摩擦因数分别为0.32和0.09,静盘线性磨损分别为1.1μm/次和0.6μm/次;C/C复合材料在油润滑态下的摩擦曲线响应时间短,无拖尾,具有良好的摩擦磨损性能;C/C复合材料呈亲油性,在油润滑状态下摩擦面形成油膜,摩擦磨损机理由干态下的磨粒磨损转变为部分流体润滑。

WSe2纳米结构的合成及减摩性能研究

将W粉和Se粉按一定比例混合,直接密封在石英管中加热或高能球磨、压片,在Ar气氛中加热,得到了不同形貌的WSe2纳米结构.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM、HRTEM)分析了WSe2纳米结构的组成、微观形貌和组织形态;利用UMT-2摩擦试验机考察了WSe2作为HVI500液体基础油添加剂的摩擦磨损性能.研究结果表明:直接密封加热得到的产物为棒状WSe2纳米材料,最小棒直径为6 nm;球磨、压片后加热得到WSe2纳米颗粒,颗粒的平均尺寸在50 nm以下,二者都具有层状结构和良好的结晶性.添加质量分数5%的WSe2纳米材料作为基础油添加剂能够显著降低摩擦系数,减少磨损,增强了材料抗疲劳磨损能力.

切向和法向摩擦振动向量合成方法

为了实现切向和法向摩振动的融合,提出应用向量理论对切向和法向摩擦振动进行合成的方法,通过摩擦副磨合磨损试验分析合成摩擦振动的变化规律。结果表明:合成摩擦振动在摩擦副磨合过程中经历了由大到小并趋于平稳的变化过程;摩擦副磨合开始时,合成摩擦振动的幅值较大,随着磨合过程的进行,合成摩擦振动的幅值逐渐减小;摩擦副达到磨合后,合成摩擦振动的幅值处于平稳波动;提出的向量合成方法可实现切向和法向摩擦振动的融合,合成的摩擦振动能够反映摩擦副磨合磨损状态的变化。

棒状纳米结构WSe_2的合成及摩擦学性能研究

将W粉和Se粉按一定比例混合并经高能球磨、压片后,在Ar气氛中加热固相反应,得到棒状纳米结构的WSe2。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM、HRTEM)分析WSe2纳米棒的组成、微观形貌和组织形态;利用UMT-2摩擦试验机考察WSe2纳米棒作为GYT130液体基础油添加剂的摩擦磨损性能。结果表明,产物WSe2为纳米棒状结构,纳米棒平均直径在100 nm以下,最小棒直径为6 nm,具有层状结构和良好的结晶性。在2 N载荷、150 r/min转速条件下,质量分数7%的WSe2纳米棒作为GYT130基础油添加剂能够使摩擦因数降低近50%,45#钢试样磨痕宽度降低53%。

Ag/SmBa_2Cu_3O_(7-δ)材料的制备及摩擦学性能

采用固相法合成SmBa2Cu3O7-δ(SmBaCuO),将不同质量分数银粉添加到SmBaCuO中,通过烧结制备Ag/SmBaCuO复合材料;通过XRD、金相显微镜、SEM、EDXA分析其结构和形貌,利用摩擦实验机测试其与钢配副时的摩擦学性能。结果表明:添加银后SmBaCuO结构没有改变,银分布在SmBaCuO基底中,增大了材料密度和韧性;Ag/SmBaCuO中银微粒在摩擦的过程中向对偶表面转移,起固体润滑剂的作用,降低了Ag/SmBaCuO的摩擦因数和磨损率。

两种采油螺杆泵定子摩擦特性对比分析

在采油过程中,螺杆泵定子容易因为磨损而导致失效,针对这一问题,对螺杆泵常规定子与等壁厚定子的摩擦特性进行了研究。首先,利用有限元分析软件对两种定子进行了热力耦合仿真;然后,分析了两种定子在工作过程中的摩擦应力状态,以及过盈量和温度对其摩擦性能的影响;最后,对两种定子的摩擦特性进行了综合对比,分析了两种定子分别在过盈量和温度范围内的适宜工作区间。研究结果表明:与常规定子相比,等壁厚定子的摩擦应力分布更为均匀;随着过盈量和温度的升高,两种定子的摩擦应力均呈逐渐增大的趋势;当过盈量低于0.3 mm,温度高于40℃时,等壁厚定子的摩擦性能优于常规定子;两种定子摩擦特性的对比研究结果对于定子结构设计优化及不同工况下定子样式选取具有一定的参考价值。

固相剪切碾磨制备聚甲醛/聚氧化乙烯/二硫化钼复合材料的形貌与力学性能和摩擦磨损性能

采用固相剪切碾磨(S^3M)技术制备了聚甲醛/聚氧化乙烯/二硫化钼(POM/PEO/MoS2)复合粉体和材料,且进一步采用扫描电子显微镜、万能材料试验机、热失重分析仪、摩擦磨损测试仪测试和研究其形貌、粒径分布、力学性能、热稳定性和摩擦磨损性能。实验结果表明,在磨盘碾磨强大的三维剪切力场作用下,增韧改性剂PEO和MoS2填料粒子在POM基体树脂中分散均匀,所得复合粉体粒子尺寸达到微米级。PEO改性剂的引入和磨盘碾磨的共同作用可有效提高POM的冲击性能,同时PEO通过对MoS2粒子的包覆有效解决了POM热稳定性低和难以加工的问题。此外,磨盘碾磨作用下,PEO与MoS2的结合还明显降低了POM的摩擦系数和损耗量,赋予所得POM/PEO/MoS2三元复合材料优异的自润滑和摩擦磨损性能。

油润滑状态下颗粒尺寸对PTFE/316L密封界面摩擦学行为的影响

磨粒磨损是许多流体机械中橡塑密封件常见的失效形式,外部入侵的污染物或内部衍生的磨粒往往突破材料的耐磨强韧极限.本文开展了聚四氟乙烯(PTFE)/316L不锈钢摩擦副在油润滑工况下的磨粒磨损实验.评价了颗粒尺寸作用下密封副的摩擦学性能和磨损机制.结果表明:除纯油润滑状态外,摩擦系数与316L磨痕表面损伤程度与颗粒尺寸呈现负相关,颗粒临界尺寸前后的颗粒运行行为和损伤机制差异显著.在颗粒临界尺寸之上时,完整的颗粒仅钉扎入PTFE磨痕边缘而未能穿越密封界面,部分被碾碎的颗粒可进入接触区域中心;随着颗粒尺寸的减小,单个嵌入颗粒演变为堆积性“颗粒群”,表现出明显的“砂轮效应”;在颗粒临界尺寸之下时,颗粒粒度小于润滑油膜厚度,摩擦副维持流体动力润滑状态,摩擦系数较小.密封界面内的磨粒流不断冲蚀配副金属,形成特殊的“PTFE-颗粒-316L”三体滚动磨损.

结晶结构及固相热处理对聚苯硫醚摩擦性能的影响

通过对注塑聚苯硫醚(PPS)试样在不同条件下进行固相热处理,研究材料结晶结构对材料摩擦行为和性能的影响,利用差示扫描量热法及广角X射线衍射讨论了固相热处理对聚苯硫醚结晶行为的影响,利用环-块式摩擦磨损试验机研究了材料的摩擦磨损性能。结果表明,结晶结构对PPS摩擦性能具有重要影响,经固相热处理后PPS结晶度较未处理试样提高约118%,磨损率降低96.8%,摩擦系数由0.58降低至0.45,摩擦稳定性明显提高,且其磨损机理由非晶区软化造成的大面积粘着磨损较转变为以犁切和点蚀为主的磨粒磨损和疲劳磨损。

多因素影响的格莱圈材料摩擦磨损试验研究

格莱圈由聚四氟乙烯(PTFE)矩形滑环和丁腈橡胶(NBR)O形圈组成。为了研究不同因素对于格莱圈密封材料摩擦磨损性能的影响,利用UMT-3多功能摩擦磨损试验机,通过改变往复频率、粗糙度、润滑状态研究格莱圈材料与45钢配副时的摩擦磨损性能,利用SEM对试块试验前后表面形貌进行观测,并对摩擦磨损机制进行分析。试验结果表明:在干摩擦和滴油润滑条件下PTFE材料相比NBR材料具有更为优异的摩擦磨损性能;NBR材料表面粗糙度过高或过低都会导致摩擦因数升高,表面粗糙度对具有自润滑性能的PTFE材料的摩擦因数影响不大;高往复频率会使NBR材料摩擦因数降低,过高或过低的往复频率都会使PTFE材料摩擦因数降低;NBR材料的磨损形式以磨粒磨损和黏着磨损为主,PTFE材料以黏着磨损和疲劳磨损为主。

超细晶建筑装饰铝合金的摩擦磨损性能研究

采用X射线衍射仪、摩擦磨损试验机和扫描电镜等手段,测试分析了固溶态、T6态和ECAP时效态6063铝合金的物相组成、显微组织和摩擦磨损性能。结果表明,固溶态、T6态和ECAP时效态6063铝合金的主要物相都为ɑ-Al相、β-Mg2Si相、β′-Mg1.7Si相和β″-Mg5Si6相,但是ECAP时效态6063铝合金的β相、β′相和β″相的衍射峰更强;相同载荷下,平均摩擦系数和磨损率从大至小的顺序为固溶态>T6态>ECAP时效态,即ECAP时效态6063铝合金具有相对较低的摩擦系数和更好的耐磨性,这主要与ECAP时效处理可以起到细晶强化和弥散强化作用有关。

金属磁记忆信号评定磨损现象与磨损状态的基础实验

采用40CrMo块试样与316L销试样组成销-块摩擦副,在干摩擦条件下进行摩擦磨损试验,研究整个摩擦磨损过程中磁记忆信号切向分量与试验表面磨损现象以及磨损状态之间的关系。试验结果表明:在摩擦磨损过程中,40CrMo试样表面磁记忆信号出现信号突变,并且突变后的信号可以准确地反应磨痕的长度与位置;整个摩擦磨损过程试样表面磨痕处磁记忆信号切向分量均值随摩擦次数的变化可以分为4个阶段,各个阶段间的转变点分别为点G、点H以及点I,并且通过现场观测、电镜扫描以及能谱分析发现磁记忆信号转变点处试样表面的磨损现象和磨损状态亦发生转变。