基于有限元模型修正技术的刚柔耦合关系研究

为了尽可能避免因车轮形成中央凹陷踏面磨耗而使铝合金车体产生振动疲劳问题,有必要以有效的有限元模型修正技术来合理构建高铁车辆的刚柔耦合关系。针对德国ICE3原型及一次蛇行现象,提出一种高速转向架动态设计方法,以整车稳定性态分析图来明确自适应改进方向,即λ_(eN)≥λ_(emin)而λ_(emin)=(0.03-0.05)。借用(半)主动车间减振技术,跨越不同速度等级的铁路专线运行亦可实现对中央凹陷踏面磨耗的自清理。拖车TC02/07刚柔耦合仿真与两次跟踪试验在抖车形成机制上得到了具有一致性的分析结论:牵引变流器产生主频约9.2/9.3Hz的横向耦合共振,对车顶的横向角焊缝造成了严重疲劳损伤,但是只要牵引变流器横移模态频率>12 Hz,最好14 Hz,转向架振动报警的安全阈值则可适度提高。

空心阴极放电复合稀土氧化物对Ti6Al4V合金离子渗氮组织及性能的影响

目的改善Ti6Al4V合金的耐磨和耐蚀性能,探究辅助渗氮手段的引入对Ti6Al4V合金离子渗氮组织和性能的影响。方法利用空心阴极放电(Hollow Cathode Discharge,HCD)及稀土氧化物(Y_(2)O_(3)纳米颗粒)辅助在720℃对Ti6Al4V合金进行4 h离子渗氮处理。通过光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度测试仪、往复式摩擦磨损实验仪以及电化学工作站,对比研究常规离子渗氮、HCD辅助离子渗氮以及HCD复合稀土氧化物辅助离子渗氮3种条件下Ti6Al4V合金的渗氮组织和性能。结果HCD复合稀土氧化物辅助离子渗氮条件下,Ti6Al4V合金表面生成约126μm厚的渗氮层,分别是常规离子渗氮条件和HCD辅助离子渗氮条件的3.1、2.4倍。化合物层中,TiN含量显著增加,渗氮层表面硬度达到1067.9HV0.05。渗氮层整体硬度明显提高,且硬度梯度降低。Ti6Al4V合金的摩擦系数从常规离子渗氮时的0.4降至0.2。同时,TiN含量的提高,使Ti6Al4V合金在3.5%NaCl溶液中的自腐蚀电流降低,极化电阻增大,耐蚀性能得到改善。结论HCD复合Y_(2)O_(3)辅助可显著提高氮势,促进氮向Ti6Al4V合金内快速扩散,提高合金的硬度,改善合金的耐磨性能和耐蚀性能。

车轮偏磨对高速列车直线运行性能的影响

对某高速线路上运用的高速列车车轮踏面磨耗特性进行跟踪测量,发现高速列车车轮踏面以凹形磨耗为主,各轮对均存在偏磨现象,部分车辆出现整体向同一侧偏磨的现象。对现场实测车轮的轮轨接触几何特性进行计算分析,根据列车参数建立车辆动力学仿真模型,分析凹形磨耗及不同车轮偏磨形式对车辆动力学的不利影响。结果表明:当轮对出现偏磨时,随着轮对横移的变化,踏面等效锥度存在负锥度现象,导致轮轨接触的平衡位置偏离轮对对中位置,加快偏磨的发展;凹形磨耗踏面轮轨接触点存在多个平衡位置,车辆运行过程中轮轨接触点在几个平衡位置间跳跃造成"轮缘到假轮缘"的冲击振动,影响车辆的运行性能;当车轮产生偏磨后,轮轨冲击振动对车辆的影响变得更为复杂;同相偏磨较反相偏磨对车辆的临界速度及平稳性影响更为严重。

空心圆柱滚子轴承及其磨损问题

空心圆柱滚子轴承是一种新型滚动轴承,其结构特点是滚动体的空心度大于50％,无保持架,满装滚子和滚动体始终受有预负荷。它具有高刚度、高回转精度和高极限转速等特性,特别适用于机床主轴轴承。空心圆柱滚子轴承的主要失效形式是磨损和滚动体的弯曲疲劳断裂。

粉末冶金烧结硬化凸轮材料的摩擦磨损性能研究

本研究将铁基Fe-Cr-Mo-Cu-Si-P-C粉末冶金材料用于组合烧结式粉末冶金中空凸轮轴的凸轮制备,使用MR-H5型高速环块磨损实验机进行摩擦磨损性能测试,并通过白光干涉形貌法对该凸轮材料在不同转速下的摩擦磨损性能进行研究。结果表明,凸轮材料烧结后密度可达7.5 g/cm3以上,硬度HRC达到53.7;材料的磨损状况与转速密切相关,在1 000--2 000 r/min转速范围内,磨损机制主要为磨粒磨损,随着转速提高,微凸体啮合程度不断降低,摩擦因数降低。磨损量则呈现先增加后减少的趋势。当转速达到3 000r/min时,以粘着磨损为主,材料磨损严重。在同样的实验条件下,该粉末冶金凸轮材料的磨损量仅为传统球墨铸铁凸轮材料的1/3,显示了优异的耐磨性。

棉/维纶混纺空心纱针织物的服用性能

以棉/维纶混纺空心纱为原料,采用双罗纹组织进行试织,测定了混纺空心纱织物和纯棉织物的各项服用性能,并进行了详细的对比分析,结果表明混纺空心纱织物更有优势。

辉光等离子渗镀合成TiN/Ti渗镀扩散层摩擦磨损性能的研究

采用双层辉光等离子渗金属技术,在低碳钢表面制备出超硬耐磨TiN/Ti渗镀扩散层,观察分析了TiN渗镀扩散层的成分及显微组织,并评价了其硬度和室温干滑动磨损条件下的摩擦磨损性能.结果表明:所制备的TiN/Ti复合渗镀扩散层表面为均匀的胞状物,Ti和N原子由表层向内呈梯度分布,与一般表面沉积的TiN层不同,属于冶金结合;所形成的TiN复合渗镀层厚度可达10μm左右,TiN层择优取向为(200)晶面;TiN层硬度较高(约2 200HV),在干滑动摩擦磨损条件下具有较低的摩擦系数及优异的耐磨性能.

中空玻璃微珠对超高分子量聚乙烯性能的影响

为改善超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)的硬度及耐磨性能,研究模压温度、中空玻璃微珠含量及粒径对PE-UHMW硬度和耐磨性能的影响。以中空玻璃微珠为填料,采用模压成型方法制备中空玻璃微珠改性PE-UHMW复合材料,通过邵氏硬度计和摩擦磨损试验机测试复合材料的硬度及摩擦磨损性能。结果表明,当模压压力为80 N、模压温度为160℃时,纯PE-UHMW的邵氏硬度最高(66.067);当中空玻璃微珠粒径为180μm、质量分数为5%时,复合材料的耐磨性能较好,与15Cr Mo V钢的摩擦系数为0.234,磨损率为0.079%,邵氏硬度为70.44。复合材料的摩擦磨损性能主要取决于中空玻璃微珠在PE-UHMW基体中的分散程度。中空玻璃微珠在PE-UHMW基体中起到异相成核的作用,增大了PE-UHMW的节点密度,使其硬度增大,耐磨性能改善,但中空玻璃微珠粒径过大或含量过高时,会产生团聚现象,造成复合材料的耐磨性能下降。

有杆泵油润滑防偏磨技术的研究与应用

针对胜坨油田特高含水开发后期 ,抽油机井杆管偏磨、腐蚀加剧等问题 ,研究开发出空心杆油润滑防偏磨技术。其防偏磨工艺中 ,油管和空心杆之间是一充满原油的密闭腔室 ,杆管不会受到采出携砂液的冲蚀 ,其原油能减轻杆管间的摩擦 ,抑制电化学腐蚀的发生。该技术工艺对油井偏磨的治理由过去“抗”偏磨 ,彻底转变到防偏磨 ,对老油田延长油井生产周期 。

空心风扇叶片榫头裂纹原因分析

空心风扇叶片振动疲劳试验后在榫头表面出现裂纹。通过外观检查、断口宏微观分析、表面检查、成分分析、组织和硬度检测等试验,对裂纹性质和产生原因进行了分析研究。结果表明:叶片榫头表面裂纹为微动疲劳开裂,叶片与夹具间产生的微动磨损是导致该叶片过早萌生疲劳裂纹的主要原因,而产生微动磨损与叶片榫头的几何特征、夹具与其配合状态及榫头部位未采用表面处理措施有关。

高速列车空心轴的边缘效应及微动分析

利用有限元ANSYS软件仿真与弹性力学理论对比分析某高速列车轴箱轴承与空心轴过盈配合产生的边缘效应,研究了车轴空心系数对边缘效应应力集中程度的影响规律,同时结合微动磨损理论分析增大车轴孔径在配合边缘区产生裂纹的工程现象,研究表明,空心车轴的空心系数不宜超过0.5,研究结果为空心车轴的设计、运用提供理论参考。

碳氮共渗提高空心圆柱滚子轴承寿命的研究

通过GCr15钢碳氮共渗,在表层获得大量的残余奥氏体。磨损中,马氏体组织剥落,残余奥氏体则成小岛状,进而在表面迁移发生形变诱发马氏体相变,使耐磨性得以提高。同时,共渗在空心滚子内表面造成的压应力对改善弯曲疲劳性能有利。

20CrNiMo钢表面空心阴极辉光放电制备类金刚石膜

在真空炉内以石墨为电极,利用空心阴极辉光放电在20CrNiMo上成功地沉积了类金刚石(Diamond-like carbon,DLC)薄膜,利用激光拉曼(Raman)光谱分析了所制备DLC薄膜的结构;利用原子力显微镜(AFM)分析了DLC薄膜的表面形貌;利用划痕仪测量了DLC薄膜与基体的结合力并用扫描电子显微镜(SEM)观察了划痕形貌;利用球-盘摩擦磨损实验仪对DLC薄膜的耐磨性能进行了研究。结果表明:在本实验工艺条件下沉积的类金刚石薄膜厚度约为0.6μm,薄膜均匀且致密,表面粗糙度Ra为7～8 nm。类金刚石薄膜与基体结合较紧密,临界载荷达到52 N。DLC薄膜具有优良的减摩性,20CrNiMo表面沉积DLC薄膜后摩擦系数为0.15,较20CrNiMo基体的摩擦系数0.50明显减小,耐磨性能得到提高。

小套管井无油管采油技术的研究与应用

近年来,内径小于?101.6 mm的小套管井在临盘采油厂渐成规模,已成为原油生产的重要组成部分。但由于套管内径限制,该类油井泵径小、杆管间隙小,导致提液困难和杆管偏磨。本研究提出了小套管井无油管举升的技术理念,配套完成了小套管井无油管杆式泵锚定技术、空心杆注塑防偏磨技术、无油管采油井口出油系统及举升工具的设计与室内试验,形成了一套完整的小套管井无油管举升实用技术。现场试验表明,该技术满足了小套管井现场提液、防偏磨的需要,有效降低了生产成本,是一种技术可靠、使用简单、成本低廉的技术手段,对油田小套管井的高效开发具有重要意义。

辉光合成TiN/TiB_2复合渗镀层摩擦性能的研究

利用等离子尖端放电、空心阴极效应和反应气相沉积技术,在碳钢表面形成具有扩散层和沉积层的Ti N渗镀层,然后在此渗镀层表面沉积(PVD法)TiB2薄膜,形成Ti N/TiB2复合渗镀层。并且将其与在碳钢基体表面直接沉积(PVD法)TiB2薄膜进行表面形貌、硬度、摩擦磨损性能对比。结果表明Ti N/TiB2复合渗镀层厚度可达十几微米,成分和硬度呈梯度分布,与基体是冶金结合,结合力好,无剥落现象。表面是均匀、致密、细小的胞状组织。表面平均硬度HV2600,平均摩擦因数小,耐磨性好。

球磨机空心大轴磨损分析及处理方法

本文叙述了矿浆进入球磨机空心大轴的原因和危害分析 ,分析了空心大轴磨损失效的原因 ,提出了保证球磨机空心大轴与进出料衬套的密封 ,阻止筒体中的矿浆进入空心大轴的空腔中 ,是防止空心大轴严重磨损的关键。同时提出了解决空心大轴早期磨损的措施 ,是解决球磨机正常运转 ,延长空心大轴的使用寿命 ,获得良好经济效益的保证。

空心砖芯具材料耐磨性的试验研究

空心砖芯具是空心砖成型模具的关键部件，在空心砖挤出成型过程中芯具承受着剧烈的磨粒磨损，以芯头和芯杆的磨损最为严重。本文通过对5种不同材料制作的芯头进行砂浆磨损试验，比较得出不同芯头材料之间的耐磨性能，提出对芯头和芯杆制作材料的改进措施，从而有效的提高芯具的使用寿命。

车轮踏面凹形磨耗对动车组车辆运行性能的影响

基于武广线上运行的某高速动车组车轮的磨耗状态的跟踪测试,发现车轮踏面以凹形磨耗为主。对不同运行阶段实测车轮踏面磨耗状态进行分析,研究磨耗车轮与钢轨接触时的接触几何参数。根据线路上实际运行动车组性能参数,运用SIMPACK软件包完成车辆系统动力学模型,对比分析S1002CN车轮与实测踏面车辆的运行稳定性、平稳性及安全性指标,研究车轮踏面凹形磨耗对列车动力学性能的影响。研究结果表明:车轮踏面凹形磨耗将导致转向架及轮对横向加速度急剧增大,车辆稳定性、平稳性将有所降低,凹形磨耗是引起转向架横向报警的直接原因。

空心轴过盈配合结构循环微动磨损的仿真研究

基于Archard磨损模型建立空心轴过盈配合结构的微动磨损模型,通过有限元计算得到两种过盈量空心轴在微动循环周次的变化下配合面磨损轮廓和接触压应力、摩擦切应力、滑移幅值等微动参量,并与其中一种过盈量的实心轴过盈配合结构相应计算结果进行对比。结果表明,在相同过盈量和外载条件下,空心轴过盈配合结构的微动磨损程度大于实心轴过盈配合结构;在微动磨损对配合面形貌的影响下,空心轴配合面上的微动参量随循环周次增加的变化规律与实心轴结构基本一致:循环周次增加,接触压应力、摩擦切应力和滑移幅值随之增大;接触压应力峰值位置向配合中心移动;摩擦切应力峰值由粘着-滑移交界处向磨损-未磨损交界处转移,并向配合中心移动;增大空心轴过盈配合结构的过盈量能减小空心轴微动磨损的程度。

青藏地区路用遮热涂层的制备及性能

为了缓解青藏地区下伏冻土由沥青路面引起的热稳定性破坏,首次提出了适用于青藏地区沥青路面的遮热涂层,通过自主设计的涂层降温性能测试装置优选了涂层的结构形式并确定了功能型材料的最佳掺量,并进一步研究了涂层的降温性能随深度的变化规律,通过摆式摩擦仪以及加速加载设备MMLS3评价了涂层的路用性能。结果表明:新型遮热涂层的优选结构形式是上层反射与下层隔热相结合的复合式遮热涂层(CHSC),降温效果能够达到12.75℃;CHSC涂层中反射功能型材料的最佳掺量为15%(体积浓度),隔热功能型材料的最佳掺量为10%(体积浓度);CHSC涂层可以使道路内部深度5cm处降温9.6℃,使内部深度10cm处降温6.7℃;当陶瓷颗粒撒布量为0.8kg/m^2时,所得涂层的抗滑系数最佳且其耐磨性能同时满足《沥青路面设计规范》的要求。因此,该研究为缓解我国青藏地区下伏冻土融化问题提供了参考。