立式自吸泵前口环几何参数对其自吸性能的影响

为探究立式自吸泵前口环几何参数对其自吸性能的影响,以350WFB-1200-50型外混式无密封立式自吸泵为研究对象,在保证自吸泵其他参数不变的情况下,通过改变前口环间隙δ和前口环长度l的数值大小,共设计20种方案.利用数值计算和试验验证相结合的研究方法,通过定常数值计算得到不同方案外特性曲线图及前口环进出口压差图;通过非定常数值计算得到不同方案不同时刻中间截面气体体积分布云图、不同方案自吸泵出口含气率变化图及不同方案自吸完成时间曲线图来研究立式自吸泵前口环几何参数与其自吸性能的关系.研究发现:前口环间隙δ和前口环长度l对自吸泵自吸性能均有影响,适当减小前口环间隙δ和增大前口环长度l均能提高自吸泵自吸性能,且当前口环间隙δ过大时,其对自吸泵自吸性能的影响大于前口环长度l对自吸泵自吸性能的影响.

低硫条件下船舶主机缸套-活塞环磨损现状与应对策略

国际海事组织(IMO)的“限硫令”于2020年1月在全球范围内实施后,燃用低硫燃油(LSFO)成为许多远洋公司的主要选择。对多家远洋公司船舶主机燃用LSFO后的运行状况进行调研,发现缸套、活塞环等零部件存在异常磨损及故障显著增多的现象。将LSFO对船舶主机的影响以及其实际应用案例进行分析与总结,并针对燃用LSFO的主机所出现的异常磨损和故障现象提出应对策略。该研究有助于解决LSFO条件下船舶主机缸套和活塞环异常磨损问题的实际需求,希望进一步推动LSFO条件下缸套和活塞环异常磨损的机理研究。

合金灰口铸铁气缸套组织形貌与耐磨性研究

针对5种成分和组织的灰口铸铁气缸套,包括2种贝氏体铸铁气缸套和3种珠光体铸铁气缸套,全面分析了其成分、相组成及硬度等材料特性,将喷钼活塞环与5种合金灰口铸铁气缸套对磨,通过比较各配对副的摩擦磨损性能,获得了喷钼活塞环与5种合金灰口铸铁气缸套的匹配规律。研究结果表明:5种气缸套材料均为由硬质相、基体和石墨构成的复合耐磨结构,各组分的性能、分布及其配比,是决定耐磨性的关键因素。珠光体基体气缸套的磨损量相对稳定,气缸套与活塞环的相对磨损量正常;铸态贝氏体气缸套磨损较轻,配对活塞环的磨损量比珠光体气缸套大;贝氏体气缸套和活塞环的磨损均量很小。

内燃机活塞环材料及表面处理技术研究现状与发展趋势

活塞环是内燃机中重要的零部件之一,该部件的摩擦损耗占内燃机总摩擦损失的26%。因此,活塞环材料的选用及其表面处理研究对于优化提升内燃机性能、延长服役寿命具有重要意义。简单介绍并总结了内燃机活塞环常用材料及其发展趋势,详细综述了激光表面织构技术、表面涂层技术以及表面复合技术在内燃机活塞环减摩抗磨方面的研究和应用现状。其中,激光表面织构技术(LST)可起到接纳磨屑、保持油膜等作用,从而降低活塞环表面摩擦和磨损,但由于织构形貌和几何参数特征对摩擦学性能的影响较为复杂,仍需结合实际工况进一步研究并优化。以镀铬、热喷涂、气相沉积及激光熔覆为代表的涂层技术也常用于活塞环的表面强化处理,但涂层材料种类繁多,难以形成统一的行业标准进而规模应用。此外,通过合理复合多种表面处理技术,比如微弧氧化与电泳沉积复合、超声滚压与离子渗氮技术复合、磁控溅射和低温离子渗硫复合等,可实现优势互补、发挥协同作用,有效改善接触表面的摩擦性能,为活塞环的减摩增寿研究开拓了新的思路。最后对未来活塞环材料开发应用及其减摩抗磨方面的研究发展进行了展望。

基于有限元分析的液压缸密封圈磨损分析

液压缸密封圈磨损原因较多,难以通过肉眼直观观察,很难找到直接原因,提出基于有限元的液压缸密封圈磨损量分析方法。基于液压缸密封圈几何模型、材料模型和物理模型,分析了橡胶密封圈在应力和应变上的非线性,通过定义应变密度函数,构建了液压缸密封圈的有限元模型。根据液压缸活塞的密封结构,分析了液压缸活塞的运动特点,利用Archard模型描述密封圈的外观特征变化,通过计算密封圈接触面上任意一点的磨损深度,分析液压缸密封圈的磨损量。试验结果表明,所研究方法可以对液压缸密封圈的裂纹深度与裂纹扩展角度进行有效分析,两项指标的试验分析与实测结果基本一致,裂纹深度的试验分析误差最大值仅为0.002 mm。方法有助于提高液压缸设计的密封可靠性。

泵用机械密封织构端面干摩擦磨损仿真及试验研究

为了减轻泵用机械密封端面在启停阶段和严重振动工况下的干摩擦磨损,对泵用机械密封织构端面进行了干摩擦磨损仿真及试验研究。首先,采用ANSYS软件建立了具有表面织构的动静环密封端面的瞬态有限元模型,基于Archard磨损理论,分析了不同织构分布间隔角度、边长和旋转角度下静环(石墨环)的磨损规律,得到了石墨环的磨损体积分布;然后,采用摩擦磨损试验机在干摩擦条件下对不同织构参数的密封环进行了磨损试验,得到了密封环磨损前后的表面形貌和石墨环的磨损质量;最后,对比分析了仿真和试验结果,讨论了不同织构参数对石墨环磨损质量的影响以及织构的减磨机理。研究结果表明:织构凹槽可以在容纳磨粒磨屑的同时生成石墨转移膜进而减轻磨损;减轻密封环端面磨损要求织构面积合适,足够容纳磨粒磨屑,同时不过分增大表面粗糙度;织构分布间隔角度每增大5°且边长每减小0.1 mm,石墨环的磨损质量平均减少约7.83%和7.35%。织构旋转角度每增大15°,石墨环的磨损质量平均增大约4.25%。所得研究结果可为泵用机械密封的表面织构设计提供较好的理论支撑,并提升泵用机械密封的耐磨性能。

环片硬度对金基合金导电环摩擦磨损性能的影响

通过摩擦磨损试验、寿命试验和表界面分析方法研究了不同硬度的AuAgCu合金环片与AuNi合金刷丝在大气环境下的摩擦特性和磨损形貌特征.结果表明,随着导电环环片硬度由200.4 HV提高到243.6 HV,摩擦系数显著降低,环片磨痕宽度有所减小;环片与刷丝接触部位均存在典型的黏着磨损形貌特征,刷丝磨损区域形貌不规则,但硬环的磨损区域呈现出明显的犁削状划痕形貌;硬度不同的环片与刷丝对摩产生的磨屑均为薄片状且无团聚,磨屑成分与环片金属材料成分一致.此外,通过寿命试验前、后导电环环片和刷丝的质量分析可知,环片硬度的提高可显著降低导电环环片的磨损量.可见,在一定范围内提高导电环环片硬度,可以获得较好的减摩抗磨效果,为后续电接触材料对偶摩擦副的配副提供了试验和理论依据.

牵引座耐磨环热处理工艺研究

对45钢和40CrMn钢进行了淬火及系列温度的回火处理,测定了其硬度与冲击韧性,结合金相组织的观察讨论了回火温度对两种实验钢组织和性能的影响。结果表明:40CrMn钢中由于添加了较多的合金元素,导致碳化物的析出以及基体的回复再结晶过程均变慢,经过650℃回火后才能获得典型的回火索氏体组织;而45钢经600℃回火即可获得相同的效果,650℃回火后则碳化物粗化,导致钢的韧性降低。同时,研究结果也显示,高的合金元素也导致40CrMn钢在550℃存在脆化现象。

大气及真空环境下电流对柔性环滚动载流摩擦性能的影响

使用外滚道、柔性环和内滚道构成滚动载流摩擦副,对比研究了大气及真空(1×10-3Pa)环境下电流对柔性环滚动载流摩擦磨损性能的影响.随着电流从0 A增至20 A,电致黏着导致摩擦力随电流增大而增大.大气环境下氧化作用可促进摩擦表面材料剥落,导致磨痕宽度更大,进而导致大气摩擦力更高,表层塑性变形更严重.真空环境下氧化磨损被抑制,接触表面材料剥落和塑性变形相对较轻.电流从0 A增加至20 A,大气磨损面O与Cu原子比从0.379 7减少至0.144 3,真空磨损面O与Cu原子比从0.093 9减少至0.029 9.硬度测试显示:在塑性硬化和电致软化共同影响下,摩擦表层硬度随电流的增大先增加后降低,硬度最高点对应的电流为5 A,真空下电致软化效果更明显.

不同载荷下轴承波纹状损伤的形成规律和材料损伤机制

轴承波纹状损伤是新能源汽车、风电、高速铁路中电气设施的常见故障。为揭示不同载荷下轴承电蚀的损伤形式和微观损伤机制,重点讨论了波纹状损伤亮区与暗区的差异,使用扫描电子显微镜、光学显微镜、三维轮廓仪、能谱仪检测磨损表面的形貌和成分。结果表明,随着载荷的增加,GCr15轴承外沟道表面亮暗相间的波纹状损伤趋于不明显,波纹的宽度、高度差和表面粗糙度Ra值均减小;相比于亮区,暗区电蚀更严重,氧化程度更低,次表层碳化物聚集更多且硬度更低。分析认为轴承波纹状损伤过程伴随着金属-绝缘膜-金属电容式接触的周期性破坏和重建。

特高压输电线路磁场对电力金具材料摩擦磨损的影响

目的通过分析特高压直流线路工频磁场环境对电力金具材料磨损行为的影响,探究其磨损机理,为联接金具的磨损失效预测提供理论依据。方法分析线路实际运行参数,计算工频磁场强度,采用自制电磁线圈与M-2000型磨损试验机相结合,通过分组控制变量法研究额定工况下金具材料的磨损过程,以及不同磁场强度下材料的磨损行为。结果在磁场环境中材料的磨损程度远小于无磁场情况下。在0~800 A/m范围内,随着磁场强度的增加,摩擦因数稍降低,质量损失量和磨损率呈下降趋势。在不同磁场强度下磨损试样均呈现越贴近摩擦接触表面区域其显微硬度越高,且随着纵深向后呈递减趋势。在无磁场情况下,磨损接触表面的犁沟较深,遍布锯齿型边缘的凹坑和山脊型微凸峰。在磁场环境中试样的接触表面和磨屑表面更加光滑平整,且氧含量明显升高。结论在无磁场情况下,接触表面为严重的磨粒磨损和黏着磨损。在磁场环境中,磨损试样在短时间内经历了初期磨合阶段和磨损加剧阶段,从而加速过渡到稳定磨损阶段,由严重的磨粒磨损和黏着磨损加速向轻微磨损转变。稳定阶段的主要磨损机制为氧化磨损,并伴随着轻微的磨粒磨损、黏着磨损,以及两摩擦副与磨屑“阻隔层”之间的三体磨损。工频磁场环境对试样磨损起到了一定的减摩作用,磨损程度减轻。

气囊抛光中抛光垫表面沟槽结构对轴承套圈抛光质量的影响

为研究圆柱形气囊抛光中抛光垫表面沟槽结构对GCr15轴承钢抛光质量的影响,通过Fluent软件分析沟槽结构对抛光液流速和动压力的影响,并优化沟槽结构参数,进一步开展GCr15轴承钢套圈内表面定点气囊抛光试验,研究沟槽结构对抛光垫磨损行为、材料去除率和工件表面粗糙度的影响。结果表明:V形沟槽抛光垫的抛光效果优于无沟槽、栅格形沟槽和斜沟槽抛光垫,比无沟槽抛光垫磨损量降低了42.37%,最大材料去除率提高了17.04%,表面粗糙度降低了16.32%。

蠕墨铸铁抗高温冲击磨损性能的研究

蠕墨铸铁是高功率密度柴油机燃烧室气缸盖的主要制作材料,随着转速、爆压、功率密度的不断升高,气门与蠕铁气门座之间的频繁碰撞冲击导致冲击磨损加剧。利用自制冲击磨损试验机进行了不同环境温度(室温、300、400、500℃)和不同冲击频率(10、12、14 Hz)下的冲击磨损试验。结果发现,蠕墨铸铁的磨损量随着冲击次数的增加先快速增大随后趋于缓慢;随着冲击频率、工况温度的升高,磨损量先缓慢增大随后快速增大。材料冲击表面具有凹坑、犁沟、材料堆积的现象,且随着冲击次数、冲击频率、环境温度的升高,磨损面出现大量片状剥落层以及塑性变形。磨损机制主要以磨粒磨损和接触疲劳磨损为主,同时伴有轻微的黏着磨损和冲蚀磨损。

直线往复密封性能影响因素分析

以手动泵密封结构为研究对象,旨在获得直线往复运动过程中的密封性能。基于ANSYS Workbench仿真平台,以接触压力和剪应力为密封失效判定依据,研究预密封过程中剪应力分布规律,分析工作过程中压缩率、流体压力、配合间隙、摩擦系数、材料硬度对密封性能影响,讨论磨损和热变形对失效形式的激励作用。结果表明:预密封过程中,密封圈在高压缩率时从内部出现断裂失效的概率较大;工作状态下,密封圈接触压力呈非对称分布,在高流体压力、大配合间隙、高摩擦系数及低材料硬度时导致间隙挤出,密封圈从挤出部分表面断裂失效;磨损增大泄漏失效风险,热变形增大剪切失效风险,高温增大油膜泄漏量。

某型天然气发动机机油耗问题改进与评价方法研究

针对某型天然气发动机短里程机油耗高问题进行排查和分析,发现主要原因在于活塞环与缸套的初期磨合不佳,并且耐负压窜油能力较弱,导致缸内机油上窜并参与燃烧。通过优化活塞环与活塞环槽的配合,提高环槽加工精度,增加环槽回油通道,同时调整活塞环外圆面镀层,问题得到了有效的解决。此外,针对国六天然气发动机在部分负荷和怠速工况下进气道负压较大的问题,提出了一种机油耗评价方法,该方法可以准确评估各种实际工况下的机油耗水平。

不同岩石工况下新型高硬韧TBM刀圈用钢的磨损特性试验研究

TBM刀圈的磨损性能不仅取决于刀圈自身的组织及性能,而且与岩石的类型以及磨损载荷紧密相关.为此,选取了5种不同性能的刀圈钢,研究了磨损载荷以及岩石类型对试验钢磨损性能及磨损机制的影响.研究结果表明:在砂岩工况下,不同性能试验钢均表现出微观切削磨损机制,随着试验钢硬度的增加,磨损量减小,磨屑由卷曲条带状转变为木屑状.在花岗岩工况下,各试验钢磨损机制以犁削为主,磨屑呈粉末状或块状,磨损载荷较低时,耐磨性与试样硬度正相关,当磨损载荷增加到一定数值后,耐磨性同时取决于试验钢的硬度和韧性.

往复式压缩机支撑环活塞环磨损分析

为解决往复式压缩机一级气缸支撑环、活塞环磨损问题,多方查找问题根源,与同行对标对表,排除了设备安装、备件质量、工艺操作等问题,采取从设备入口安装过滤器净化气体介质;对缸体镜面进行绗磨修复,提高镜面光洁度较少摩擦;调节气缸注油量,保证润滑等多方面措施,提高支撑环、活塞环的使用时间。经过上述的改进,现压缩机一级支撑环、活塞环使用时间均能保证在70 d以上,设备的长周期运行既满足了工艺生产需要,又减少了倒机和维修成本。

新氢压缩机填料密封泄漏原因分析及改造

填料密封是新氢压缩机的重要部件,其工作可靠性决定了压缩机的运转周期。文章依据某新氢压缩机三级填料密封连续3次发生泄漏失效的案例,从填料密封的结构、排列形式、解体检查结果等方面分析了填料密封泄漏的原因,提出了变更填料环材质、组合形式和增大注油量等改进措施。经过4个月的运行实践,结果表明,改造后的填料密封效果良好,使用寿命延长。该案例的成功改造为新氢压缩机填料密封的修复提供宝贵经验。

基于活塞环-缸套边界润滑模型的表面织构摩擦学性能评估

高强化柴油机活塞环-缸套在上止点处的工作环境恶劣,多处于边界润滑状态。表面微织构被证明是改善表面摩擦学性能的有效手段,然而目前仍缺少考虑表面织构的边界润滑数值模型。建立了考虑表面织构和摩擦膜影响的活塞环-缸套边界润滑模型,并应用该模型开展了考虑表面织构影响的磨损量计算,计算结果与边界润滑试验结果规律一致,且优选的表面织构方案较无织构方案磨损深度降低了33.7%。

化工转炉托轮、滚圈铸钢件的争议、选用及磨损修复

化工转炉的托轮、滚圈材料按设计规定推荐选用一般工程用铸造碳钢件ZG310-570或ZG 340-640材质,在不同规格的转炉上应用时出现磨损较快的情况。通过分析指出,按《一般工程用铸造碳钢件》规定的ZG 310-570或ZG 340-640材质化学成分和力学性能,无法确保其作为耐磨件的性能要求,可能形成检验合格而无法满足使用要求的争议。对已使用的磨损严重的一般工程用铸造碳钢件托轮,提出镶ZG 42Cr1Mo锻件外套的修复方案,保证零件的使用性能和寿命。经对比、试验,耐磨损性能明显改善,建议化工转炉托轮设计选用大型低合金钢铸件ZG42Cr1Mo。