Antiwear and reducing friction performance of (2-sulphurone-benzothiazole)-3-methyl dodecanoate

A heterocyclic derivative of (2 sulphurone benzothiazole) 3 methyl dodecanoate was synthesized. Its tribological performance when added to liquid paraffin was evaluated on a four ball tester and a ring on block machine. Results indicate that compared with the base oil the wear resistance and load carrying capacities of the oil with novel additive are improved, and the friction coefficient is decreased. There is an optimal content of the novel compound, at which the corresponding oil gives the highest maximum non seizure load. Above the content, the load carrying capacity of the oil is not increased but decreased. The nature of the film formed on the rubbed surface was investigated by X ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis, and the action mechanism of the novel compound was discussed. [

踏面与盘式两种制动模式温度分布特征的模拟分析

探究1∶1踏面制动与缩比盘式制动得到的温度场存在偏差的原因,有利于提高利用缩比制动模式评价制动摩擦副热负荷能力的精度。基于TM-I型缩比车辆制动试验台和1∶1制动试验台,采用ADINA有限元软件,在制动压力10、15、20 kN和初速度60、80、105 km/h条件下,模拟计算2种制动模式的温度场,并分析影响2种制动模式温度偏差的因素。结果表明:1∶1踏面制动模式和缩比盘式制动模式得到的温度存在明显差别,踏面制动的温度均高于缩比盘式制动的温度;2种制动模式的温度差别随压力的变化不明显,但随制动初速度增加而明显加大;踏面制动由于摩擦面积集中,散热程度不良,随初速度从60 km/h增加到105 km/h,制动温度增加幅度为56%~77%,盘式制动由于摩擦弧长沿盘半径方向的不均匀,散热面积大,制动温度随初速度增加幅度为32%~44%。

摆线针轮减速机参数对传动效率的影响与参数优化

为进一步提高摆线针轮减速机的传动效率,对减速机传动效率的影响规律进行了深入研究,提出了考虑设计参数与工况参数变化的摆线针轮减速机传动效率计算模型,并对参数进行了优化。首先,考虑摩擦力和啮合齿隙,建立了摆线针轮传动机构的多齿承载接触分析模型,计算了摆线针齿啮合力与载荷分布规律;然后,考虑摆线针轮减速机的啮合损耗、输出损耗、轴承损耗、润滑损耗和密封损耗,提出了摆线针轮减速机传动效率计算模型,并分析了设计参数和工况参数对摆线针轮减速机传动效率的影响规律。研究表明,在考虑摩擦受力的情况下,转速、负载、针齿销半径、针齿分布圆半径、偏心距、针齿套半径是影响传动效率的主要参数,针齿销数、柱销分布圆半径、柱销半径和摆线轮齿宽次之。最后,以齿轮强度、齿轮宽度、齿廓形状、齿间间隙和承载能力作为参数优化范围,将效率和体积作为目标对设计参数进行多目标优化分析,得到最优参数解,进而获得了更小体积、更高传动效率的摆线针轮减速机。

润滑耐磨耐蚀功能一体化有机黏结涂层的研究进展

随着现代化装备技术的快速发展,高端机械装备服役工况变得愈加复杂苛刻,磨损与腐蚀耦合损伤加速了高端机械装备运动部件的损伤失效,导致装备服役寿命大幅缩减,带来了严重的安全问题。润滑耐磨耐蚀功能一体化有机黏结涂层克服了润滑耐磨涂层和防腐蚀涂层的单一功能局限,为解决运动部件的磨损和腐蚀问题提供了有效方案。文中首先探讨了关键运动部件面临复杂服役工况的严峻挑战、材料磨损与腐蚀耦合的损伤机制;然后分别由黏结剂、填料和润滑剂3个方面介绍了目前润滑耐磨耐蚀功能一体化有机黏结涂层的研究进展,对涂层的组成结构与力学性能、摩擦学性能、耐腐蚀性能间的构效关系进行了分析,并对不同涂层的局限性进行了概述;之后详细总结了润滑耐磨耐蚀功能一体化涂层的应用现状;最后对润滑耐磨耐蚀功能一体化涂层的发展方向进行展望。

S-N型功能分子用作多功能添加剂的缓蚀及摩擦学行为研究

利用电化学、摩擦学试验和量子化学模拟等手段,研究了巯基甲基噻二唑(MMT)和二壬基萘磺酸(DNS)这2种功能分子作为缓蚀剂的缓蚀性能和作为极压抗磨添加剂的摩擦学性能及其作用机理.电化学试验表明,DNS分子的缓蚀能力较差,缓蚀效率为58.6%;MMT分子表现出优异的缓蚀能力,缓蚀效率达93.3%.摩擦学试验表明,DNS作为添加剂时,油样的摩擦系数与PEG基础油的摩擦系数相当,磨损量增大;MMT作为添加剂时,油样的摩擦系数和磨损量较PEG基础油明显降低,极压性能较基础油明显提高.量子化学模拟结果表明,DNS分子与钢表面具有更高的反应活性,因此作为极压抗磨和缓蚀添加剂,加剧了金属的腐蚀和磨损.表面分析结果表明,DNS分子润滑下的磨斑表面主要起到减摩作用的是铁的氧化物和FeSO_(4)等.MMT分子润滑下的磨斑表面的摩擦产物为Fe_(2)(SO_(4))3、FeS_(2)、铁的氧化物以及含氮有机物.

抗高温油基钻井液的室内研究与应用

针对YJ3-X超深大斜度井三开井段存在的裂缝发育、井漏风险高、斜井段位移长、携砂困难、摩阻扭矩大、完井下套管作业时间长等钻完井难题,室内通过乳化剂的优选对现有抗高温油基钻井液体系配方进行了优化,并根据临井出现的复杂情况模拟该井可能出现的风险,评价了优化后钻井液体系的抗岩屑污染和盐水污染性能。试验结果表明,优化后的抗高温油基钻井液具有良好的流变性,抗温达180℃,破乳电压高达1366 V,高温高压滤失量低至2 mL,抗岩屑污染达20%,抗CaCl2盐水污染达30%,静置120 h后沉降因子为0.52,可满足井下各类复杂环境的作业需求。现场应用效果表明,优化后的抗高温油基钻井液流变性稳定,具有较低的黏度和较强的触变性,井眼清洁良好,起下钻和下套管摩阻低,井壁稳定,较好地满足了YJ区块大斜度深井作业需求。

穿山甲鳞片型织构柱塞副减摩和泄漏特性分析

针对内曲线径向马达柱塞副的磨损和泄漏制约液电能量回收系统效率的问题,提出在柱塞结构表面仿穿山甲鳞片型织构以减小摩擦和泄漏的方法。采用双抛物线平移的方法表征出穿山甲鳞片型织构的数学模型,结合雷诺方程建立油膜承载力和摩擦因数仿真模型,对比分析无织构柱塞和织构柱塞的油膜压力、摩擦因数和柱塞副间隙泄漏随织构面积率的变化关系。结果表明:织构柱塞比无织构柱塞的油膜压力高出10%~35%,且具有更高的承载力和更低的摩擦因数;织构柱塞副比无织构柱塞副间隙的泄漏量减少了13.8%~27.8%,表明织构对柱塞副的密封性能有一定的提升作用。仿穿山甲鳞片型柱塞织构结构对提升液压马达液电能量回收系统的效率有显著效果。

微量润滑工况下纳米粒子协同微织构对刀具切削性能的影响

目的探究微量润滑工况下纳米粒子与织构协同作用对刀具切削性能的影响及其变化规律。方法通过有限元数值模拟软件ABAQUS对不同工况下刀具的等效塑性应变、等效应力以及切削力的变化进行仿真和预测评估。同时,通过切削试验进行验证分析,并结合刀具前刀面的磨损状态、前刀面磨损区主要元素含量、切屑形貌及其变化以及已加工表面质量对刀具的切削性能进行综合评价,以探究纳米粒子与织构刀具的协同作用对刀具切削性能的影响机制。结果仿真结果表明,N-O-M切屑的等效塑性应变较小,切屑层较薄,与N-O-T相比,最大等效应力值降低了26.4%,平均切削力为232N,刀具减摩效果最为明显;不同工况下平均切削力误差均控制在10%以内,试验值与仿真值高度一致;N-O-M磨损面积仅为1.95×10^(-2) mm^(2),刀具表面无明显的黏结物和崩刃现象,磨损面积仅为N-O-T的39.8%;N-O-M切屑卷曲半径最小,已加工工件表面脊线较长,工件表面质量较优。结论微量润滑工况下纳米粒子与表面织构的协同作用对提高刀具切削加工性能具有重要意义。微液滴在一定的压力下能渗入刀-屑界面接触区形成液膜,织构沟槽中的纳米粒子随着液膜中润滑介质的流动能够周期性释放到摩擦副的接触表面,持续作用于切削区域改变原有的摩擦接触状态和润滑方式,促进摩擦副间摩擦形式由滑动摩擦向滚动摩擦状态转变,实现减摩降磨的目标。

考虑管-浆-土接触状态的顶力计算方法

众多工程的顶管顶力估算值一般按照规范经验公式计算,而经验公式只考虑管道悬浮状态下的管浆摩阻力,没有考虑管土和管浆的接触状态,导致顶力估算值与实测值差异较大。为解决这一问题,在研究注浆减阻作用机理及管土接触模型理论的基础上,采用压力差的方法判断管-浆-土三者的接触状态,得到相应模型。再根据不同接触状态的受力分析,推导出相应顶力计算公式,并与规范公式、理论公式和实测顶力进行对比分析,结果与实测值结果相近,证明了本文公式预测顶力的准确性。最后根据实测顶力与顶程数据,得到管浆土平均摩阻力与顶程的变化关系,分析出顶管过程中管-浆-土接触状态的变化规律,为管-浆-土接触状态的顶力计算方法提供可靠依据。

高分子在盐溶液条件下湍流减阻特性研究

一直以来,我国对石油能源的需求量不断增长。减阻剂是成品油输送中节能减排的重要工具;为进一步提高油气资源的利用效率,以微管道作为研究对象,通过实验研究在流量、盐含量以及高分子减阻剂的浓度等多因素综合条件下,建立流量与压差、雷诺数与摩擦因子的模型,并通过拟合获得摩擦因子与多个因素的关系式,可以更好地应用于工业生产中。

复合磺酸钙基润滑脂在高温高压下的摩擦特性考察

润滑剂在高温高压下的摩擦特性是关乎设备运行和维护的核心问题,寻找能够在高温高压下提供优异润滑性能的润滑材料至关重要。用HPT-5000高温高压摩擦特性试验装置对复合磺酸钙基润滑脂在高温高压下的摩擦特性进行测试,并与传统润滑油进行了对比。在150℃,200℃,250℃及5.0MPa,10.0MPa的条件下,复合磺酸钙润滑脂的减摩性能和抗磨损性能均优于传统润滑油,具有更好的摩擦特性。这源于复合磺酸钙基润滑脂能够形成稳定的复合润滑膜,拓展了复合磺酸钙基润滑脂在高温高压下的应用潜力。

高难度复杂井钻井液用润滑剂研究进展

要提高深井超深井、大斜度定向井、水平大位移井等高难度复杂井的开发效率,必须降低钻井、下套管和电测等作业过程中的井下摩阻系数和扭矩大小。对于钻井液来说,减小摩阻系数和扭矩大小最快捷有效的方法是在体系加入润滑剂,提高其润滑性能。综述了国内外高性能钻井液用润滑剂的种类、机理和应用进展,并评述了各自的优缺点,分析了现有润滑剂技术局限性与发展趋势,并预测了未来改性废弃植物油类等润滑剂的研究前景与方向。

弹用减压器参数敏感性分析

针对弹用减压器产品的高可靠性的需求,对减压器关键零部件,识别关键设计参数弹簧刚度和胶圈摩擦力。针对减压器的出口压力数据构造了响应面模型,并结合性能响应与技术指标阈值的关系建立极限状态函数,采用蒙特卡洛仿真抽样的方法获得减压器在贮存条件和使用环境条件故障模式下的可靠性指标。引入灵敏度分析方法,给出各关键部件对减压器可靠性的影响程度和规律,确定各关键部件设计参数的优化方向,有效反映减压器设计参数对失效的影响程度。从可靠性理论角度研究减压器的失效,提出基于性能仿真的可靠性设计优化方法,为减压器的设计参数优化提供参考。

灌区工程中大口径顶管施工技术应用

随着顶管技术不断成熟,各领域逐渐广泛应用顶管施工技术,通过龙云灌区工程蟠龙至中甘岭引水渠工程中蟠龙隧洞顶管施工实例,总结、分析大口径顶管施工难点,总结施工技术要点及措施,验证方案实施可行性,形成相关蛇形控制、减阻、边坡防护等技术总结,为后续相关项目提供参考价值。

减摩耐磨激光熔覆涂层的研究现状及发展趋势

激光熔覆是一种新型的表面改性技术,对于提高材料表面的耐磨性具有重要意义。阐述采用激光熔覆技术来提高基体材料表面减摩耐磨性能方面的研究进展。首先介绍激光熔覆技术制备的Fe、Ni、Co基自熔性合金涂层及组织结构特征,指出这些涂层存在气孔、裂纹和成分偏析与组织不均匀性等缺陷。然后指出通过合理的粉末材料的选择及配比以及合理优化的熔覆工艺参数,可改善涂层性能,制备出表面性能优异的金属陶瓷复合涂层/稀土添加复合层;同时指明相比单一外部能量场,复合外部能场辅助激光熔覆制备的涂层显现出更优异的减摩耐磨效果。最后阐述新型耐磨涂层材料(自润滑耐磨涂层、高熵合金耐磨涂层,梯度耐磨涂层和纳米耐磨涂层)的组织结构和性能特征,指出高性能新型耐磨涂层可适用于多元场景,是未来研究的重点方向,并总结与展望激光熔覆制备耐磨涂层研究的发展趋势与应用方向。

超临界二氧化碳压裂液降阻剂体系优选

SC-CO_(2)(超临界二氧化碳)压裂技术不仅具有油气增产与CO_(2)利用的双重作用,而且还能有效避免水力压裂导致的地层伤害、环境污染等问题,但SC-CO_(2)压裂液在压裂施工过程中存在摩阻过高的问题,从而制约了压裂工艺参数的设计与优化。为了改善SCCO_(2)压裂液该项性能的不足来提高压裂效果,通过分子模拟和实验相结合的方式对SC-CO_(2)压裂液的降阻机理和影响规律进行了分析;最后根据多种降阻剂的降阻和增黏功能,得到了混合种类降阻剂的优化比例并验证了其优化后的效果。研究结果表明:①CO_(2)管流摩阻内部阻力和外部阻力产生的根本原因是流体的黏性和惯性,宏观影响因素为流速、流道性质和流体性质,微观上由分子间作用力、分子热运动、界面黏附力控制;②SC-CO_(2)压裂液降阻剂的降阻机理有2大类,癸基聚氟酯与聚烯酸月桂酯通过控制CO_(2)分子运动降低SC-CO_(2)压裂液体系流动摩阻,二甲基聚硅氧烷通过降低管壁的相对粗糙度实现降阻;③室内测试表明,癸基聚氟酯、二甲基聚硅氧烷、聚烯酸月桂酯在SC-CO_(2)压裂液中的可溶性和降阻性显著,含有这三种降阻剂的降阻剂体系对SC-CO_(2)压裂液体系的降阻率大于65%。结论认为,经降阻剂优化后的SC-CO_(2)压裂液降阻效果显著,有望代替滑溜水压裂液对页岩气储层进行高效增产技术改造,该认识对SC-CO_(2)体系优化具有重要的现实和参考意义。

定向钻井电控式扭矩离合控制工具研制与应用

旋转导向工具由于尺寸大,在钻井过程中井壁不稳定时容易发生卡钻、埋钻等复杂故障,处理难度大,现场应用受到一定限制。针对这种情况,文章研究了一种适用于定向钻进过程中的电控式扭矩离合控制工具。该工具在定向过程中可以将下部钻具与上部钻具的扭矩进行分离,实现上部钻具随钻盘低转速旋转送钻,下部钻具与螺杆工具配合滑动定向钻进。该工具由两部分组成:地面信号下传单元和井下信号接收及离合控制单元。井下信号接收及离合控制单元安放在近钻头位置,地面信号下传单元通过钻井液将信号传递到井下,离合控制单元接收指令后,用电液控制方式执行钻柱扭矩分离与结合动作。该工具使用的关键点是安放位置和反扭矩的控制,通过对下部钻具摩阻扭矩的分析,运用Landmark软件计算工具安放位置,抗反扭矩工具可抵抗并吸收螺杆钻具的反扭矩。现场应用表明,该系统可有效缓解托压,降摩减阻,稳定工具面,提高钻压传递效率,较大幅度提高机械钻速,实现低成本代替旋转导向工具,具有广阔应用前景。

致密气藏二开结构水平井钻井液体系及现场应用

为解决苏里格气田致密气藏二开结构水平井钻井施工中地层塌漏矛盾突出、降摩减阻及井眼净化困难等技术难题,基于地质特性和泥岩坍塌机理分析,建立摩阻扭矩计算模型,对比变更井身结构摩阻及扭矩变化规律。通过室内研究筛选采用纳米乳液、软硬结合的封堵剂、多元复配的润滑剂和高效提切剂,研发出新型强封堵超润滑水基钻井液体系。室内研究显示,该钻井液体系具有强抑制性和封堵防塌性,能够有效延长硬脆性泥岩失稳周期,进而深度维持井壁稳定,同时也具备良好的流变性和润滑性,且含砂和固相含量低,降摩减阻效果显著。现场应用表明,应用该钻井液体系后下套管摩阻控制在350 kN以内,钻进下放摩阻降低24.21%,扭矩降低34.31%,平均钻井周期为29.04 d,平均机械钻速为17.64 m/h,较三开结构水平井提速36.5%,井塌划眼损失时间降低89.50%,为苏里格气田致密气藏二开结构水平井推广应用提供了有力保障。

弓网电接触系统服役性能的纵向磁场优化

弓网接触副是高速列车获取能量的唯一路径,决定了列车能量传递的安全与稳定。弓网运行条件苛刻,需同时面对全天候复杂环境、高速滑动振动、大容量电能传输等挑战,接触副出现过度磨耗与异常磨损。现有的弓网磨耗调控措施往往仅提升机械电气某单一方面性能,而综合性能难以同时满足大容量和长时服役需求。考虑到磁场在调控接触界面氧化与磨粒分布等方面的效应,提出引入纵向磁场的弓网磨耗主动调控思路。该文通过改变磁场参数,研究了磁场强度与极性对弓网接触副载流摩擦磨损性能的影响。结果表明:纵向磁场可有效降低摩擦系数的数值及波动性,且在载流工况下效果更显著;随着磁感应强度的增加,摩擦系数先降低后上升,磨损量则持续降低;不同极性磁场均有减缓摩擦磨损的作用。研究结果对需调版解决弓网异常磨耗问题的主动调控方法,以及提升弓网运行的稳定性具有指导意义。

巯基苯并噻唑类离子液体在酯类润滑油中的抗氧化性能及摩擦学性能研究

本文中合成两种季鏻盐巯基苯并噻唑类离子液体,以传统多功能添加剂ZDDP为参照,对比考察离子液体在酯类润滑油中的抗氧化性能和摩擦学性能.旋转氧弹测试结果表明,两种多功能离子液体能够显著提升酯类油的氧化诱导期,且效果优于ZDDP,表现出优异的抗氧化性能;摩擦学测试结果表明,两种离子液体都能够降低酯类油的摩擦系数和磨损量,表现出优异的减摩抗磨性能.磨损表面分析发现,摩擦过程中离子液体在表面发生摩擦化学反应,生成具有低剪切性能的含S摩擦化学产物,进而起到减摩抗磨作用.所合成的季鏻盐巯基苯并噻唑类离子液体兼具抗氧化性能和减摩抗磨性能,是一种可用于酯类润滑油的多功能添加剂.