微量润滑油滴冲击倾斜壁面黏附颗粒的实验研究

微量润滑油滴与金属壁面冲击黏附成膜过程中,壁面附着颗粒物的存在对润滑油膜的形成质量和摩擦副的散热效果影响显著.通过高速摄像实验对油滴与倾斜壁面黏附颗粒的冲击过程进行观测分析,考察油滴冲击速度、壁面倾斜角度等因素对油滴冲击颗粒后的形态演变和铺展特性的影响,以及黏附颗粒在冲击作用下的动态特性.研究结果表明:油滴冲击铺展过程中的形态演变受壁面倾斜角和冲击速度影响,会出现不对称沉积铺展、单侧颈部射流破碎,或者包裹颗粒滑移铺展等现象;颗粒在油滴冲击作用下沿斜面方向未产生明显滑移时,倾斜角增大对冲击油滴前铺展有促进作用,更容易在前缘三相接触线附近产生单侧颈部射流破碎现象;颗粒产生滑移时,颗粒滑移速度随壁面倾斜角的增大而增大,使前端液膜长度变短而抑制射流现象的生成,产生微油滴包裹颗粒滑移铺展现象;冲击速度对后铺展过程中的铺展因子变化影响较小,前铺展过程中的最大铺展因子随着冲击速度的增加而逐渐增大;壁面附着颗粒的运动受冲击速度和倾斜角大小影响明显,冲击速度或倾斜角度的增大均能够促进冲击油滴包裹颗粒沿壁面滑动.

316LN奥氏体不锈钢在含Cl^(-)溶液中的腐蚀行为

采用慢应变速率拉伸法以及电化学方法,通过与316L奥氏体不锈钢进行对比,研究了316LN奥氏体不锈钢在不同温度(25,50℃)和不同腐蚀介质(质量分数为3%的NaCl溶液、质量分数为6%的FeCl_(3)溶液)中的应力腐蚀开裂和电化学腐蚀行为。结果表明:316LN钢在含Cl^(-)溶液中的应力腐蚀敏感性低于316L钢;316LN钢在NaCl溶液中发生钝化-击穿行为,而在FeCl_(3)溶液中则呈现活性溶解特征,阻抗谱均为单一容抗弧特征,且温度越高,316LN钢的自腐蚀电流越大,容抗弧半径和电荷转移电阻越小。316LN钢的耐腐蚀性能优于316L钢。

热镀锌线中轴套衬瓦的锌腐蚀-磨损交互行为研究

目的明确轴套、衬瓦间锌腐蚀-磨损的交互作用机制对合理选材、有效控制磨损的重要意义。方法使用陶瓷纤维马弗炉将纯锌粒加热到460℃后,对轴套、衬瓦试样进行液锌浸蚀试验,利用Ansys模拟出三辊轴套、衬瓦间的接触应力,采用多功能磨损试验机测出试样的摩擦系数以及磨损量,使用三维视频显微镜观察试样的三维形貌,使用扫描电镜对试样进行表面形貌观察和微观组织分析。结果当316L不锈钢试样浸入高温锌液1 h后,可以看到基体外表面出现多个合金层,总厚度达600~800μm。在带钢张力20 kN,矫正辊插入量10 mm的常见工况下,沉没辊轴套、衬瓦间接触应力可达65.14 MPa,稳定辊轴套、衬瓦间接触应力可达17.79 MPa,矫正辊轴套、衬瓦间接触应力可达26.69 MPa。无渗锌处理,垂直施加载荷为81 N时,在900 s以后摩擦系数稳定到0.03;当载荷为154.5 N时,摩擦系数维持在较低水平。渗锌处理时,无论载荷是81 N还是154.5 N,摩擦系数均在0.1上下波动。渗锌处理并加入硬质锌渣时,摩擦系数进一步的升高,波动幅度更大。无论施加的垂直施加载荷是81 N还是154.5 N,磨损量在无渗锌处理、渗锌处理、渗锌处理并加入硬质锌渣3种工况下依次递增。结论316L不锈钢经高温渗锌腐蚀形成的渗锌层、硬质锌渣显著提升了轴套、衬瓦间的摩擦系数以及磨损量,使表面低硬度合金层快速磨损。磨损磨去合金层,使新鲜基体持续暴露,促进了高温锌腐蚀的持续进行,不断形成新的腐蚀层,又不断被磨损掉,两者间的交互协同使得不锈钢轴套磨损速率提高而迅速失效。

基于模糊聚类与多项式回归的异常识别与鲁棒建模方法

随着传感器和监测技术的快速发展,大量工程装备运行数据被记录和保存下来,为提升装备设计、分析和运行水平提供了数据基础。这些数据内部存在的异常值会对数据建模与分析产生严重干扰。为此,文中提出一种基于模糊聚类与多项式回归的异常值识别与鲁棒建模方法,通过多项式回归来刻画数据属性之间的关联关系,采用模糊聚类计算数据的隶属度信息判断数据是否为异常值,并基于非异常值数据建立预测模型,最终实现数据的鲁棒建模。数值案例、隧道掘进机和联合收获机监测数据试验结果表明,提出方法能够准确识别出数据中的异常值,并显著提升数据建模精度。

三角形-椭圆复合微孔织构化机械端面密封性能的数值研究

通过构建三角形-椭圆复合微孔机械端面密封的几何模型;利用数值模拟的方法计算出三角形、椭圆及三角形-椭圆复合微孔织构化密封端面流场的压力分布;系统考察结构参数织构深度hp、织构面积率Sp、三角形、椭圆微孔偏转角度α,β;工况参数密封间隙h0、动环旋转速度n等对密封端面性能参数的影响。结果表明:当hp=4~5μm,三种织构化端面的承载力F、流体膜刚度K均能获得最大值、且泄漏量Q可以控制在较低水平;当h0<4μm时,三角形-椭圆复合织构化端面的承载力F、泄漏量Q、流体膜刚度K均优于其他2种单一微孔织构化端面;当α=15°、β=10°~20°时,三角形-椭圆复合微孔织构化密封端面具有最佳的综合密封性能。

复合槽孔织构化端面机械密封性能的研究

针对机械密封端面单一螺旋槽和单一椭圆微孔织构,提出一种新型的结合螺旋槽、椭圆微孔的复合槽孔织构类型,在建立复合槽孔织构化机械密封端面理论模型的基础上,通过数值求解的方法对比考察单一螺旋槽、椭圆微孔织构化和复合槽孔织构化端面机械密封性能间的差异,分析3种织构化端面的流场特性。计算同一工况条件下3种织构化端面的承载力F、泄漏量Q及膜刚度K,分别考察织构深度hp、密封间隙h0、织构面积率Sp、动环旋转速度n及压力比pi/po对3种织构化端面机械密封性能的影响。结果表明:螺旋槽织构能显著提高机械密封端面的承载力和膜刚度,而椭圆微孔织构对降低泄漏量有较大贡献;在较小的织构深度和密封间隙下,复合槽孔织构可获得相对较小的泄漏量和良好的承载力及膜刚度。

莱洛三角形微孔织构化端面密封性能数值模拟

基于微孔型表面织构在改善机械端面密封性能方面的优势,提出了一种新型的莱洛三角形微孔表面织构,并利用数值模拟方法考察了莱洛三角形微孔织构化端面的密封性能。首先,在动环表面上分别设置圆形、三角形、莱洛三角形三种微孔表面织构。然后,利用GAMBIT软件进行3种微孔织构化密封端面模型网格划分,利用Fluent软件分析密封端面的流场特性并获得其流场压力分布。最后,总结出3种微孔织构化密封端面的开启力、泄漏率和开漏比随织构面积率、孔深、密封间隙、操作压力及转速的变化规律。结果表明:3种微孔织构化密封端面的开启力和泄漏率随着密封参数的变化具有相同的变化规律;当S_p=10%,h_d=3~4μm,h_p<3μm,p_i<0.3 MPa时,3种微孔织构化密封端面均呈现出较好的密封性能;相比于圆形、三角形微孔织构化密封端面,莱洛三角形微孔织构化密封端面具有较大的开启力和较小的泄漏率,同时具有较大的开漏比。研究成果可为微孔织构化机械端面的密封参数优化设计提供参考。

转向节预锻下模热锻过程中的磨损研究

针对J11型转向节预锻下模,建立Archard磨损模型,运用有限元软件Deform-3D模拟转向节预锻下模热锻过程中磨损深度的变化规律,考察下模预热温度、上模运行速度对下模磨损深度的影响。结果表明:预锻下模的磨损主要分布在飞边槽、下模圆角区域;随着下模预热温度和上模运行速度的增大,下模最大磨损深度均呈先减小后增大的变化规律;在下模预热温度250℃,上模运行速度150 mm/s的条件下,下模最大磨损深度较小,选取合理的工况参数能够有效提高模具的使用寿命。

基于局部应力应变法的转向节预锻下模热机械疲劳分析

针对J11型转向节预锻下模热锻过程中存在应力集中、温度升幅过大的热机械疲劳问题,基于局部应力应变法,运用Deform-3D有限元软件模拟其过程中下模最大等效应力和下模最高温度随上模行程的变化规律,设计正交试验并考察了应变速率、摩擦因数、传热系数3种因素对下模最大等效应力和下模最高温度的显著性影响次序,并利用综合平衡法完成多目标优化。结果表明:3种因素的影响从大到小为传热系数、摩擦因数、应变速率;当应变速率为0.2 s^(-1),摩擦因数为0.3,传热系数为7 N/(s·mm·℃)时可有效缓解下模热机械疲劳,提高模具使用寿命。

T型槽织构化机床滑动导轨的摩擦学特性

在机床导轨表面配置T型槽织构,采用GAMBIT软件对T型槽内流体进行网格划分,采用FLUENT软件对T型槽端面流场进行流体仿真分析,考察T型槽织构长度系数比α、宽度系数比β、偏转角度θ、织构厚度hp及进口速度u对T型槽摩擦配副间无量纲承载力、摩擦系数和承摩比的影响。结果表明:T型槽织构化端面无量纲承载力、摩擦系数具相同的变化规律;当α=0.3~0.4,β=0.5,θ=90°,hp=6μm,u=1 m/s时,T型槽获得最优承摩比;在机床滑动导轨表面设置T型槽织构能够有效改善导轨表面的摩擦学性能。

流态化气相沉积过程中稀释气体流量对颗粒表面SiO_(2)沉积的影响

利用Fe(Si)合金球形粉末为沉积基底,正硅酸乙酯为SiO_(2)气相介质前驱体,采用引入流化环节的化学气相沉积工艺合成了Fe(Si)/SiO_(2)复合粉末。考察了沉积过程中Ar稀释气体流量对Fe(Si)基底粉末表面SiO_(2)绝缘介质沉积过程的影响规律及形成完整核壳异质结构的稀释气体流量范围。实验结果表明,随着流态化气相沉积过程中Ar稀释气体流量的逐渐增大,SiO_(2)绝缘介质在Fe(Si)粉末基底表面的微观形貌从亚微米级团簇转变为完整薄膜再向多孔薄膜转变,沉积速率先减小后增大再降低,在250 sccm时SiO_(2)绝缘介质均匀性最好,沉积速率为0.069 nm/s。此外,形成完整Fe(Si)/SiO_(2)核壳异质结构的Ar稀释气体流量范围为200~300 sccm。