Effects of Dimensional Tolerances on the Friction Power Loss of Hydrodynamic Journal Bearing System

According to the dimensional tolerances on hydrodynamic journal bearing system, a nonlinear oil film force model was established,and the Reynolds' equation was solved by adopting finite difference method. In order to fulfill different dimensional tolerances in the system,adopting 2kfactor design and using the eccentricity ratio corresponding to the stability critical curve,the effects of the friction power loss brought by the dimensional tolerances of the dynamic viscosity,bearing width,bearing diameter and journal diameter were analyzed. The effect on dynamic characteristics of the hydrodynamic journal bearing system was quantitatively analyzed,and the nonlinear dynamic analysis, modeling and calculation methods were studied while considering the manufacturing tolerances. The results show that in contrast to the impacts of the tolerances in journal diameter,dynamic viscosity and bearing width,the bearing diameter tolerance would lead to the rise in the power loss, and the dimensional tolerances have different degrees of impacts on the journal bearing system. The friction power loss decreased as the eccentricity ratio increased, and when the eccentricity ratio was 0. 695 the power loss came to the minimum.The investigation would find the best solution and reduce energy consumption,then control varieties of nonlinear dynamical behavior effectively,and provide a theoretical basis for hydrodynamic journal bearing system in parameter design.

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。

非均布压力作用下纯弯曲孔道预应力摩阻损失

为获得更准确的孔道预应力摩阻损失计算方法,保证桥梁结构设计的有效预应力和桥梁结构的安全运行。根据赫兹接触理论,综合考虑摩擦力、接触压力与张拉力间的相互作用,导出了纯弯曲孔道在非均匀压力作用下摩阻损失公式。通过有限元软件分析不同参数对摩阻损失计算值的影响。通过实际工程的摩阻试验探究纯弯曲孔道在非均匀压力下预应力摩阻损失的具体分布规律,并通过规范公式、推导公式的理论计算值与现场实测数据的偏差,验证公式的合理性。结果表明:弯曲角度小于120°、摩擦系数为0.2~0.4范围内,推导公式计算值更接近实际情况;随着张拉应力和弯曲角度的增加,利用推导公式计算得到的摩阻损失值更接近实测结果。

装配式混凝土梁桥预应力摩阻损失研究

装配式预应力混凝土梁桥以其施工效率高、构件质量好等优势应运而生,混凝土构件在工厂可以标准化生产确保质量,而预应力损失却难以把控。现行规范中对于弯曲孔道预应力摩阻损失的计算在接触压力、弯曲夹角等方面存在不适用性。基于弹性接触理论,揭示该公式在推导过程中的缺陷,对某线路装配式混凝土梁桥进行预应力沿程损失试验,验证预应力混凝土梁桥的有效预应力不足来源于计算公式缺陷。

大屯锡矿尾砂膏体环管管输数值模拟研究

膏体管输沿程阻力是影响管道设计与采场充填质量的关键因素之一,采用Fluent建立与实际环管实验系统一样的管道输送的几何模型,分析得到不同管线沿程阻力损失之间的关系以及膏体配比参数对沿程阻力损失的影响规律。研究表明:膏体在管道中弯管处的速度和压力都发生急剧的变化,弯管外侧压力和速度明显大于弯管内侧,有着明显的梯度。在水平管段速度和压力在管道径向上存在明显的梯度,呈结构流的特点,分为柱塞流动区和边界层区域。在膏体管道输送中管道内膏体的速度和压力均存在着边界效应,随着流速的增大,管输阻力增大;随着膏体质量浓度增加,沿程管道阻力损失变大;随着屈服应力与塑性黏度的增加,沿程阻力损失也增大,获得了不同物料组成、管道内径、管流流速下水平段膏体压力损失,为大屯锡矿最终输送泵、充填管道选型提供了依据。

柔性转子弹性对行波旋转超声电机接触特性的影响

转/定子间动态接触过程决定行波旋转超声电机(TRUM)的输出性能,但是柔性转子弹性在以往界面接触特性研究中常被忽略.本文中基于建立的考虑柔性转子和摩擦层三维弹性的转-定子动力学耦合模型,从接触界面的接触状态、速度、接触应力、摩擦应力驱动和阻碍子区等空间分布角度,研究了柔性转子弹性对TRUM摩擦界面的动态接触行为和摩擦损耗的影响.结果表明:柔性转子在轴向、径向和切向均呈现出一定的振动速度,且在接触界面沿圆周方向与定子各向速度形成一定的相位关系,显著影响界面动态接触特性、摩擦特性和摩擦损耗;柔性转子与定子轴向位移分布的相位一致性表明,定子与摩擦层的接触界面具有类齿轮啮合机制;与以往中间驱动两端阻碍的分布结果不同,考虑转/定子动力学耦合的接触区摩擦应力分布为一端驱动和一端阻碍的新机制.计算结果表明在建模过程中忽略柔性转子弹性得到的界面摩擦损耗要比考虑柔性转子弹性获得的摩擦损耗大得多,主要原因:(1)柔性转子径向刚度小,摩擦力作用下接触区的运动方向与定子相同,从而减小了径向速度差和径向摩擦损耗;(2)柔性转子界面的切向振动特性,改变了接触界面黏-滑子区分布,使得行波远离端的摩擦应力阻碍子区消失,且摩擦层界面切向剪切变形长度增大,从而减小了切向滑动和摩擦损耗.研究结果将有助于更好地理解TRUM中的动态接触特性,并指导摩擦界面的设计.

表面粗糙度对SA508 Gr.3 Cl.1钢-石墨摩擦副摩擦磨损性能的影响

采用旋转钢圆环-固定石墨圆环式端面摩擦副结构,对不同表面粗糙度(0.319,0.451,1.210,2.300,5.240μm)的SA508 Gr.3 Cl.1钢进行干摩擦磨损试验,研究了试验钢表面粗糙度对摩擦副摩擦磨损性能的影响,分析了磨损机制。结果表明:随着试验钢表面粗糙度增加,摩擦因数先减小后增大,表面粗糙度为0.451μm时最小,为5.240μm时最大;石墨的摩擦磨损质量损失整体呈增大趋势,磨损机制均以磨粒磨损为主。当表面粗糙度较低时,石墨在试验钢磨损面形成大面积光滑的转移膜,膜中碳含量较高;当表面粗糙度较高时,产生犁沟效应,石墨转移膜面积较小,膜中碳含量较少。

开孔金属泡沫流场分布和流动阻力的数值分析

【目的】为了系统研究开孔金属泡沫中空气流场的流动特性和传热传质特性。【方法】使用几何表示法构建12面体开孔泡沫模型,应用有限单元法模拟了不同入口速度下,泡沫韧带截面形状、孔径密度PPI和流场高度方向泡沫结构对称性等参数对流场分布、传质和流动阻力的影响。【结果】结果表明,随着泡沫韧带截面顶点曲率减小,韧带阻滞作用减弱,流场沿程损失h_(f)减少;增大孔径密度可以提高流场对流强度分布均匀性;在高度方向非对称边界流场对流强度更大,且韧带周围对流强度分布趋向均匀,对称结构则相反;对称边界流场的上下边界处对流速度比非对称边界略大,对称边界更有利于边界物质输运;泡沫结构特征和气体入口速度对流场分布和流动阻力的影响明显。流动问题的量纲分析结果表明,泡沫孔数量越多,流场的沿程损失与气体初始动能的比值越大,增大气体入口速度则比值减少,当入口速度超过6 m/s后,比值趋于稳定。

TiN/DLC和NiN/DLC涂层的组织结构及摩擦磨损性能

采用磁控溅射沉积技术在316L不锈钢基体上分别沉积了以TiN和NiN为过渡层的类金刚石(Diamond-like carbon,DLC)涂层。采用扫描电镜、拉曼光谱仪、纳米压痕仪、划痕测试仪和摩擦磨损试验机分析了DLC涂层的表面质量、组织结构和摩擦磨损性能。结果表明:NiN/DLC涂层表面颗粒及孔洞等沉积缺陷数量多,Ni和N共同沉积作为中间过渡层时,Ni多以金属单质的形式存在于DLC和基体之间,而由于金属基体结构及Ni的存在,提高了基体和过渡层间的界面匹配性,使得NiN/DLC涂层膜基结合强度高,接合力达到14.91 N;但Ti与N共同沉积作为过渡层时,Ti和C结合形成金属碳化物存在于DLC和基体之间,这有利于涂层密度(1.929 g/cm 3)和硬度的提高;而且高硬度金属碳化物的形成也有利于涂层变形能力的改善,并利于DLC结构的非晶化及促进sp 3-C键的形成。磨擦磨损分析则表明,无论是在干摩擦、去离子水中还是弱酸(pH=5.6的HCl溶液)工况下,NiN/DLC涂层由于硬度低、组织密度低导致涂层的抗摩擦磨损能力和耐腐蚀能力差;而TiN/DLC涂层具有更低的磨擦系数和磨损量,耐磨、抗磨和耐蚀性能优异。以上实验分析说明具有更高硬度的Ti的氮化物和碳化物作为过渡层能够更好地改善DLC涂层结构和摩擦磨损性能,而Ni为过渡层能够有效提高NiN/DLC涂层的膜基结合强度,但涂层磨擦过程中容易脱落失效。

发动机活塞敲击下的整机动力学响应分析及优化

抑制活塞二次运动产生的敲击噪声是发动机NVH控制的重要内容。以某款两缸四冲程发动机为研究对象,考虑活塞和缸套工作变形及其接触特性,建立整机刚柔耦合动力学模型,探究活塞敲击激励下的整机振动与噪声响应;以活塞间隙、活塞销偏置及活塞质心位置为设计变量,活塞动能和摩擦损失为优化目标进行多目标优化设计。结果表明活塞敲击激励主要影响机体上侧部分,气缸盖罩振动噪声明显;优化后多个转速下的活塞敲击动能、摩擦损失以及机体振动和噪声均有所改善,其中6000 r/min下的活塞敲击动能比优化前降低31.1%;气缸盖罩顶部辐射噪声减小量最大为4.8%。

镀镍FeS对铁基轴承材料摩擦磨损性能的影响

以Fe,C混合粉末为原料,FeS或镀镍FeS为固体润滑剂,通过粉末冶金工艺制备了FeS/铁基轴承材料的试样,研究镀镍FeS对试样显微组织、密度、硬度和摩擦磨损性能的影响,结果表明:FeS表面镀镍提高了FeS与基体的界面结合强度,增大了试样的密度和硬度;干摩擦条件下,含镀镍FeS试样摩擦表面形成的固体润滑膜更牢固、完整,黏着磨损减少,耐磨性提高;油润滑条件下,润滑油膜与FeS固体润滑膜可以协同润滑,提高了摩擦副间润滑膜的稳定性和承载能力,减摩耐磨性能更好。

轴向柱塞泵低压待机工况摩擦副功率损失研究

柱塞泵是特种车辆液压装置动力核心,在待机工况下,由于压力的降低,润滑性能会下降,摩擦副功率损失变大,不仅不节能,而且影响设备寿命和可靠性。为使轴向柱塞泵在低压待机时在节能、寿命、可靠性等方面都具有较好表现,针对某型号轴向柱塞泵开展配流副和滑靴副压紧系数理论研究及低压待机工况功率损失试验研究,并对工程实践和结构优化提出实质性建议。分析得出随着泵出口压力的降低,配流副和滑靴副的压紧系数逐渐增加,当出口压力低于2 MPa时,压紧系数急剧增加,会导致摩擦功率损失增加。通过对柱塞泵进行功率损失试验和100 h低压工况耐久试验得出,当出口压力低于2MPa时,柱塞泵的摩擦功率损失增大0.8kW,同时配流副和滑靴副有较严重磨损,与理论研究相符;若柱塞泵长期工作在此状态,会导致摩擦副严重磨损、柱塞泵寿命降低。建议主机在低压待命时,柱塞泵出口压力要高于2MPa。

曲面摩擦型织物耐磨仪测试方法的改进

为了解决威士伯织物耐磨仪在曲面摩擦测试中存在磨料适应性差、磨料耐久性低和测试效率低的问题,以具有代表性的纯棉、涤棉和涤纶织物为测试对象,采用耐久性好的金刚石砂布和树脂砂布作为磨料,并对金刚石砂布和树脂砂布的摩擦耐久性进行验证。探究了在磨料锋利度和负荷不变的条件下,织物强力损失率与摩擦次数的相关性,重点围绕摩擦后织物强力损失率这一客观评价指标,提出通过给定摩擦次数(100次)下筛选磨料锋利度使之与被测织物适配,避免织物样品欠磨损造成磨损差异小、结果数据离散度大的问题和过度磨损造成结果区分度低、耗时长的问题;在此基础上倍增摩擦次数(200次)提高测试结果稳定性和区分度。认为:改进后的测试方法提高了耐磨仪对织物样品的适应性,显著提升了测试效率和耐磨性评价的准确性。

低黏度润滑油对重型商用柴油机节能减排和可靠性的影响研究

从摩擦损失和泵送功耗两个方向论证了低黏度润滑油的有效性;从仿真计算和摩擦学试验两个手段探测了低黏度润滑油的可行性;从经济性、排放性、可靠性3个维度验证了低黏度润滑油对重型商用柴油机的影响。经济性主要通过倒拖摩擦功和万有油耗进行对比评价;排放性主要通过WHTC排放循环和机油耗进行对比评价;可靠性主要通过台架耐久和路试验证进行对比评价。结果表明:摩擦功可降低3.6%~12.5%;燃油经济性受负荷影响显著,常用工况区可节油(1~2)g/(kW·h);NO_(x)和PM排放几无影响;24 h机油耗影响差异在5%以内;耐久过程中机油压力及漏气量波动率符合限值要求、油液监测数据正常;耐久后关键摩擦副表观正常,磨损变化量小,在可靠性接受范围内;市场验证节油效果在6.41%左右,且换油期未受影响。研究结论对于双碳目标的完成和低黏度润滑油的推介应用尤其是在售成熟机型切换提供了数据依据。

微型滚动转子压缩机摩擦损失的分析

针对微型滚动转子压缩机,建立滑片、滚动转子等重要部件的运动与受力分析数学模型。根据主要摩擦副摩擦损失的计算式,分析微型滚动转子压缩机主要摩擦副摩擦损失的占比,并与常规空调用滚动转子压缩机的摩擦损失分布情况进行对比,探讨了排气压力和结构参数对压缩机主要摩擦副摩擦损失的影响规律。结果表明:相比于常规空调用滚动转子压缩机,微型滚动转子压缩机的转子自转速度更快,滑片与滑片槽的摩擦损失占比升高了9.5%,主副轴承的摩擦损失占比减小了16.1%。微型滚动转子压缩机排气压力从1070 kPa提高至1470 kPa,总摩擦功耗升高了13.5%。微型滚动转子压缩机滑片厚度从1 mm提高至3 mm,总摩擦功耗仅升高3.1%。微型滚动转子压缩机偏心率从0.08提高至0.18,总摩擦功耗升高了69.7%。微型滚动转子压缩机长径比从0.25提高至0.5,总摩擦功耗降低了10%。微型滚动转子压缩机的偏心率合适的取值范围在0.08~0.18。研究结果可为微型滚动转子压缩机的设计及结构参数优化提供参考。

单晶金刚石的动态摩擦抛光

在众多单晶金刚石抛光方法中,动态摩擦抛光(DFP)因其具有极高的去除速率而受到广泛关注。研究DFP过程中3种抛光参数(抛光载荷、抛光时间和抛光盘线速率)以及3种夹持方式(粘接式、镶嵌式和卡钳式)对单晶金刚石抛光效果的影响。结果表明:增大抛光载荷、抛光时间和抛光盘线速率,都会导致样品的质量损耗增加和表面粗糙度降低,并提升金刚石(400)面的衍射峰强度。在3种夹持方法中,粘接式夹持的去除速率最快,最高可达25.2 nm/h,镶嵌式夹持最慢,卡钳式夹持介于前二者之间。定义一个抛光评价参量K:K=ΔRa/Δm,即单位材料损耗量下获得的表面粗糙度改善。根据K值的变化,可将DFP过程划分为以“粗糙度改善”为主和以“质量损耗”为主的2个阶段,前者K值高于后者。抛光参数中,增加抛光盘线速率可以单调提高K值,而抛光载荷和抛光时间对K值存在复杂影响。

电力液压系统中的密封摩擦特性分析与优化

随着电力液压系统中发动机的快速发展,活塞组件面临着越来越苛刻的工作环境。为了降低发动机活塞组的摩擦损失功,提高电力液压系统的工作效率,通过对电力液压系统中活塞环组密封摩擦特性影响因素进行分析,再通过正交试验对实验进行优化,分析不同环组配合下的曲轴偏置、活塞销偏置、配缸间隙和活塞中凸点高度等因素对密封和摩擦特性的影响规律。实验结果表明,曲轴偏置是对摩擦损失功最主要的影响因素,配缸间隙是对窜气量最主要的影响因素。优化后方案与原始方案相比,窜气量减少至39.53 L/min,摩擦损失功为0.45 kW。优化后的方案密封性得到了改善,同时摩擦损失功和敲击噪声均有所减少。通过对电力液压系统中的密封摩擦特性进行深入研究和优化,可以为提高液压系统的可靠性和效率提供理论依据和实践指导。

微型无油滚动转子压缩机的动力特性与摩擦损失分析

微型滚动转子压缩机的无油化带来的摩擦损耗问题不容忽视,研究其摩擦损耗分布规律及其改进措施对提高压缩机效率至关重要,为此,对微型无油滚动转子压缩机主要摩擦副进行了变工况、变结构的摩擦功耗研究。首先,建立了微型无油滚动转子压缩机动力学分析的数学模型;然后,对微型无油滚动转子压缩机主要部件的受力进行了特性分析,并计算获得了主要摩擦副摩擦功耗随主轴转角的变化规律;最后,分析了排气压力、滑片厚度、偏心率和相对气缸长度对微型无油滚动转子压缩机主要摩擦副摩擦功耗及其占比的影响规律。研究结果表明:排气压力从1100 kPa提高至1800 kPa,压缩机总摩擦功耗升高了67.7%;滑片厚度从1 mm提高至3 mm,总摩擦功耗仅升高了32.8%;偏心率从0.06提高至0.2,总摩擦功耗升高了121.5%;相对气缸长度从0.25提高至0.6,总摩擦功耗升高了31.9%。根据分析结果可得出结论:微型无油滚动转子压缩机的偏心率的取值在0.14左右最为合适,优化偏心率对改善微型无油滚动转子压缩机的摩擦损失效果最明显,其次是改变滑片厚度,最后是改变相对气缸长度。

大跨度连续刚构桥超长预应力钢束优化设计研究

针对超长预应力钢束整体损失会导致大跨度连续刚构桥跨中出现持续下挠和腹板开裂的现象,基于合理成桥状态的优化设计思路,以减小超长钢束的摩阻损失为控制目标,提出平行交错锚固和分段锚固两种优化布置方案,将其与通长束布置形式下的主梁挠度、应力以及预应力储备能力等方面进行对比分析。结果表明:平行交错锚固和分段锚固两种方案钢束预应力储备分别提高了21.53%和20.76%,成桥阶段跨中实腹段下挠程度分别减小了14.28%和88.91%,两种优化方案均能改善结构的承载能力,但分段锚固方案较平行交错锚固方案改善效果更明显。

沿程水力摩阻的电算实现与应用

针对油田注水、采油工艺设计中经常用到牛顿流体沿程水力摩阻计算而效率不高的问题,根据经典教材的计算方法,使用WPS表格VBA编制了九参数的自定义函数,实现了在WPS表格中快速计算沿程水力摩阻,并能返回多种计算结果,极大地提高了工作效率。自定义函数的计算结果与所引用的2篇文献的偏差在1%以内,证明其结果可靠,能用于快速计算注水、采油时的沿程摩擦压降,这对于油田生产选择合适的管子尺寸、流量范围、节省能源有很大的指导作用。此外,该WPS表格自定义函数也适用于Office Excel。