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轴向柱塞泵微织构滑靴副优化设计及性能分析 被引量:1
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作者 徐平 罗晶 +2 位作者 于英华 沈佳兴 黎文利 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第6期27-37,共11页
将微织构应用在轴向柱塞泵滑靴表面,以达到改善表面摩擦磨损、减少温升、降低滑靴副泄漏的目的。通过CFD方法探寻微织构对上述滑靴副多项性能的影响规律,并进行多特征参数多目标优化以充分挖掘微织构对柱塞泵滑靴副的影响潜力,使用微铣... 将微织构应用在轴向柱塞泵滑靴表面,以达到改善表面摩擦磨损、减少温升、降低滑靴副泄漏的目的。通过CFD方法探寻微织构对上述滑靴副多项性能的影响规律,并进行多特征参数多目标优化以充分挖掘微织构对柱塞泵滑靴副的影响潜力,使用微铣削的方式制备织构试样并进行摩擦磨损实验。结果表明,微织构能有效改善滑靴表面工作性能,推荐采用椭圆形开口与偏置的椭球坑体结合的织构类型,选用内辅助支承带与密封带为织构位置。得到优化后织构方案的滑靴副油膜较原型承载压强、摩擦系数、平均温度和泄漏量分别提升了19.78%、降低了22.47%、12.41%、17.52%。该项研究为轴向柱塞泵的性能提升设计提供参考。 展开更多
关键词 轴向柱塞泵 滑靴 微织构 摩擦磨损 温度 泄漏量 多目标优化
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热辅助条件下微织构刀具铣削力预测方法研究 被引量:2
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作者 佟欣 王佰艺 +1 位作者 李鑫宇 杨树财 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第3期274-287,共14页
刀具表面织构化处理能够显著改善刀具的切削性能。但激光加工有着急速升温与骤冷的加工特点,这会导致重熔层堆叠和微裂纹等问题。针对上述问题,引入热辅助激光加工技术。由于钛合金是难加工材料,因此铣削过程中刀具承受较大的铣削力,这... 刀具表面织构化处理能够显著改善刀具的切削性能。但激光加工有着急速升温与骤冷的加工特点,这会导致重熔层堆叠和微裂纹等问题。针对上述问题,引入热辅助激光加工技术。由于钛合金是难加工材料,因此铣削过程中刀具承受较大的铣削力,这会导致机械系统的动态响应及振动,进而影响刀具寿命和加工表面质量。因此,准确预测铣削力可以及时调整切削参数,在保证加工质量的同时,使铣削力处于合理范围,从而提高加工效率、降低刀具磨损。综上,以硬质合金球头铣刀为研究对象,将热辅助工艺与激光加工技术相结合,搭建铣削试验平台,提出一种基于蜣螂算法(DBO)优化变分模态分解(VMD)参数,并结合小波包阈值降噪(WPT)的方法来对原始信号进行降噪处理;使用希尔伯特-黄变换(HHT)进行时频分析,探讨不同热辅助温度下的刀具铣削性能变化规律。在此基础上,结合贝叶斯优化(BO)、卷积神经网络(CNN)、双向长短期记忆网络(BiLSTM)以及多头注意力机制(Multihead-Attention),建立回归分析模型用于实时监测和预测铣削力;通过验证,该模型在训练集上的R^(2)值达到了0.9967,而在测试集上R^(2)值达到了0.99194,证明了该模型的准确性。为微织构制备过程中的缺陷修复提出了一种新方法,同时为钛合金铣削加工中的铣削力预测提供了一种有效的方法。 展开更多
关键词 微织构刀具 钛合金 热辅助激光加工 铣削力 BO-CNN-BiLSTM-Multihead-Attention预测模型
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表面粗糙度对径向动静压轴承湍流润滑特性的影响 被引量:1
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作者 杨帅 赵树森 +1 位作者 王晓鹏 郭红 《润滑与密封》 北大核心 2025年第8期18-26,共9页
目前关于粗糙表面轴承湍流润滑的研究多在单一工况下展开,表面粗糙度多侧重于特定类型,缺乏在不同表面粗糙度下对润滑特性参数的全面分析。以针对应用在高速旋转主轴的深浅腔动静压轴承,结合Ng-Pan湍流模型与Christensen随机粗糙表面润... 目前关于粗糙表面轴承湍流润滑的研究多在单一工况下展开,表面粗糙度多侧重于特定类型,缺乏在不同表面粗糙度下对润滑特性参数的全面分析。以针对应用在高速旋转主轴的深浅腔动静压轴承,结合Ng-Pan湍流模型与Christensen随机粗糙表面润滑理论,构建适用于一维纵向、横向及各向同性等不同类型粗糙表面的湍流Reynolds方程、能量方程及边界条件,求解承载力、摩擦功耗、端泄流量等润滑特性参数,并对提出的模型进行了验证。结果表明:油膜压力场与温度场沿周向呈现阶梯变化,在浅腔与周向封油面交界处出现局部压力峰值,轴向封油面处油膜温度上升较快;承载力随纵向、横向粗糙度的增加而增加,随各向同性粗糙度的增加而减小;横向粗糙峰分布方向与润滑油卷吸速度方向一致时,对承载力的提升作用最为明显;摩擦力与摩擦功耗均随3种粗糙度的增加而增加;端泄流量随横向、各向同性粗糙度的增加而增加,沿轴向分布的纵向粗糙峰对润滑油端泄的阻滞作用,增加了润滑区域液阻,端泄流量随纵向粗糙度的增加而减小。 展开更多
关键词 动静压轴承 表面粗糙度 湍流 承载能力 润滑特性
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纳米镶嵌式自润滑采煤机滑靴摩擦性能优化
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作者 沈佳兴 杨景辉 +1 位作者 范林浩 杨乐冲 《表面技术》 北大核心 2025年第17期67-79,共13页
目的 解决采煤机滑靴摩擦损耗严重的问题,提出纳米镶嵌式自润滑采煤机滑靴。方法 通过制造不同纳米镶嵌自润滑试件,并使用摩擦磨损试验机研究不同纳米自润滑材料的摩擦因数,选取最佳的纳米自润滑材料。通过仿真对比研究不同拓扑形状在... 目的 解决采煤机滑靴摩擦损耗严重的问题,提出纳米镶嵌式自润滑采煤机滑靴。方法 通过制造不同纳米镶嵌自润滑试件,并使用摩擦磨损试验机研究不同纳米自润滑材料的摩擦因数,选取最佳的纳米自润滑材料。通过仿真对比研究不同拓扑形状在镶嵌结构面积比为10%、20%、30%时的滑靴表面摩擦力、体积磨耗和摩擦应力,并选出镶嵌结构的最优拓扑形状。建立了2种圆形镶嵌结构的仿真分布模型,通过响应曲面法优化各分布参数及结构参数。最终通过摩擦磨损试验和超景深三维显微观测试验检验纳米镶嵌自润滑采煤机滑靴的摩擦特性和磨损状态。结果 最佳纳米自润滑材料为石墨烯,其平均摩擦因数为0.1,镶嵌结构的最优拓扑形状为圆形,镶嵌结构最优分布参数和结构参数为长中心距12.3 mm、宽中心距11 mm、半径4.1 mm,镶嵌结构的定位尺寸参数分别为7.2、12.7 mm,交错分布镶嵌结构的减摩润滑效果最佳,交错分布模型的全局平均摩擦因数为0.142 3,表面三维形貌最大划痕为35.76μm,与无镶嵌结构试件相比分别降低了30.55%、58.58%。结论 圆形交错分布纳米镶嵌式石墨烯自润滑采煤机滑靴具有较佳的减摩润滑效果,能够有效提升采煤机滑靴的耐磨性,延长采煤机滑靴的使用寿命。 展开更多
关键词 纳米自润滑 镶嵌结构 摩擦磨损 采煤机滑靴
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金属掺杂MoS_(2)基复合薄膜的微观结构与真空摩擦学性能研究
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作者 郑玉刚 苟世宁 +5 位作者 冯兴国 汪科良 赵蒙 张凯锋 周晖 李林 《材料导报》 北大核心 2025年第15期42-48,共7页
采用非平衡磁控溅射技术在Si片和9Cr18钢表面分别沉积了纯MoS_(2)、MoS_(2)-Ag、MoS_(2)-Ti和MoS_(2)-(Ti+Ag)四种不同类型的薄膜,并对这四种薄膜进行了对比分析研究。结果表明,四种薄膜的表面形貌为颗粒状,断面形貌为柱状晶,掺杂Ti和A... 采用非平衡磁控溅射技术在Si片和9Cr18钢表面分别沉积了纯MoS_(2)、MoS_(2)-Ag、MoS_(2)-Ti和MoS_(2)-(Ti+Ag)四种不同类型的薄膜,并对这四种薄膜进行了对比分析研究。结果表明,四种薄膜的表面形貌为颗粒状,断面形貌为柱状晶,掺杂Ti和Ag能显著提升薄膜的致密性,掺杂Ti还产生衍射峰宽化和晶粒细化。力学性能测试结果表明,掺杂Ti和(Ti+Ag)共掺杂能大幅度提升薄膜的硬度和附着力,硬度相较纯MoS_(2)薄膜分别提升了5.9倍和5.1倍,附着力分别增大了3.5倍和3.2倍。真空摩擦学性能实验分析发现,与磨损率为1.63×10^(-15)m^(3)/(N·m)的纯MoS_(2)薄膜相比,Ti掺杂及(Ti+Ag)共掺杂均能显著提高耐磨性能,MoS_(2)-(Ti+Ag)磨损率仅为0.9×10^(-17)m^(3)/(N·m),降低了2个数量级,表现出优异的摩擦学性能。本研究为改善金属掺杂MoS_(2)基复合薄膜的真空摩擦学性能提供了理论依据和实验数据。 展开更多
关键词 二硫化钼薄膜 金属掺杂 硬度 真空摩擦学性能
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空间润滑轴承运转行为的在轨飞行试验
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作者 王德生 吕宏宇 +2 位作者 胡明 孙嘉奕 翁立军 《轴承》 北大核心 2025年第4期80-85,共6页
高真空、微重力、极端温度、原子氧以及其他辐照的空间环境因素会对润滑材料的综合性能产生影响。空间润滑材料在轨环境效应的研究对发展具有良好空间环境适应性的润滑材料,满足服役可靠性高、运动寿命长的空间机械运动部件均具有十分... 高真空、微重力、极端温度、原子氧以及其他辐照的空间环境因素会对润滑材料的综合性能产生影响。空间润滑材料在轨环境效应的研究对发展具有良好空间环境适应性的润滑材料,满足服役可靠性高、运动寿命长的空间机械运动部件均具有十分重要的意义。介绍了我国空间站舱外暴露平台下开展的润滑轴承的在轨飞行试验装置的设计与研制,在轨试验过程,试验样品的下行回收以及分析方法,明确了润滑轴承空间摩擦学行为研究的意义,并对空间润滑薄膜材料的发展进行了展望。 展开更多
关键词 滚动轴承 固体润滑轴承 空间站 在轨测试 舱外活动 空间环境
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杆式泵新旧杆管混用模式对磨损性能的影响
7
作者 何霞 邱轩 +5 位作者 钟林 王国荣 魏刚 冯梦泽 高梵 李禹霏 《润滑与密封》 北大核心 2025年第6期139-146,共8页
为探究杆式泵新旧J55油管与D抽油杆混用对磨损性能的影响,利用UMT摩擦磨损试验机,开展在纯油、油砂(砂质量分数为0.02%)、油水砂(水质量分数为55%、砂质量分数为0.02%)介质条件下,不同J55油管/D级抽油杆混用模式(J55新/D旧、J55新/D新、... 为探究杆式泵新旧J55油管与D抽油杆混用对磨损性能的影响,利用UMT摩擦磨损试验机,开展在纯油、油砂(砂质量分数为0.02%)、油水砂(水质量分数为55%、砂质量分数为0.02%)介质条件下,不同J55油管/D级抽油杆混用模式(J55新/D旧、J55新/D新、J55旧/D旧)的杆管磨损规律研究。采用带X射线能谱仪的扫描电镜以及白光干涉仪对磨损表面形貌进行表征分析。结果表明:三种混用配对副中,新管/旧杆混用配对副耐磨性能最优,新管/新杆配对副次之,旧管/旧杆混用配对副耐磨性能最差;新管/旧杆混用配对副表面存在Fe2O3摩擦保护层,可减少摩擦副直接接触,在纯油、油砂和油水砂润滑介质条件下耐磨性能最优,是最佳选配方案。研究结果为不同介质条件下杆式泵新旧油管与抽油杆配副方式的选择提供了依据。 展开更多
关键词 杆式泵 J55油管 D抽油杆 摩擦磨损 润滑介质
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激光固态相变贝氏体道岔钢滚动磨损与接触疲劳行为研究
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作者 李鹏 姚鑫宇 +4 位作者 王梁 汪渊 丁昊昊 张群莉 王文健 《表面技术》 北大核心 2025年第17期150-161,共12页
目的 探讨激光固态相变提升贝氏体道岔钢耐磨性能和抗滚动接触疲劳性能的可行性。方法 首先,对贝氏体道岔钢进行激光固态相变处理,分析激光固态相变后贝氏体道岔钢的微观组织和力学性能。然后,利用MJP-30A型滚动接触疲劳试验机开展滚动... 目的 探讨激光固态相变提升贝氏体道岔钢耐磨性能和抗滚动接触疲劳性能的可行性。方法 首先,对贝氏体道岔钢进行激光固态相变处理,分析激光固态相变后贝氏体道岔钢的微观组织和力学性能。然后,利用MJP-30A型滚动接触疲劳试验机开展滚动接触模拟试验,分析激光固态相变对贝氏体道岔钢磨损与接触疲劳演变规律的影响。最后,讨论激光固态相变处理贝氏体道岔钢的滚动接触疲劳损伤机理。结果 经激光固态相变处理后,形成了板条状马氏体为主的相变硬化区和回火马氏体为主的回火软化区,相变硬化区的表面硬度为503HV0.2~549HV0.2,相较于基体提升了14.3%,回火软化区的表面硬度为451HV0.2~482HV0.2,与基体接近。与未处理贝氏体相比,激光固态相变贝氏体的磨损率降低了83.4%,耐磨性显著提升。此外,裂纹扩展结果表明,未处理贝氏体试样以网状损伤为主,激光固态相变贝氏体试样以单条裂纹损伤为主,当裂纹穿过激光固态相变产生的马氏体层到达基体区域时,裂纹发生偏折,以大角度向基体内部扩展。结论 通过激光固态相变可以提升贝氏体道岔钢的耐磨损和抗滚动接触疲劳性能,相变硬化区的抗疲劳性能最优,回火软化区次之,未处理贝氏体试样的抗疲劳性能最差。 展开更多
关键词 贝氏体道岔钢 激光固态相变 相变硬化 回火软化 磨损 接触疲劳
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基于涂层/织构/固体润滑剂协同的金属表面减摩耐磨结构与性能研究进展
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作者 刘锡尧 王叶 +4 位作者 秦乐佳 刘许亮 郭增飞 卢志伟 杨慷 《表面技术》 北大核心 2025年第4期17-37,共21页
在航空航天、高端机床及轨道交通等机械装备领域,金属零部件表面摩擦学性能研究主要集中在涂层、织构和固体润滑剂等方面。单一的摩擦结构已难以满足复杂工况下对摩擦磨损的需求,因此由涂层/织构/固体润滑剂组合构建的摩擦结构成为研究... 在航空航天、高端机床及轨道交通等机械装备领域,金属零部件表面摩擦学性能研究主要集中在涂层、织构和固体润滑剂等方面。单一的摩擦结构已难以满足复杂工况下对摩擦磨损的需求,因此由涂层/织构/固体润滑剂组合构建的摩擦结构成为研究重点。根据减摩耐磨结构形式不同,归纳总结了五类结构形式:基体混合润滑剂型、织构复合润滑剂型、涂层掺杂润滑剂型、织构复合涂层型和涂层织构润滑剂复合型,梳理了五类结构的设计及制备方法,同时探讨了各类结构在摩擦过程中的减摩耐磨机制,并对多种涂层在摩擦结构内发挥的保护作用、织构形状参数对摩擦结构减摩效果的影响规律、不同种类固体润滑剂间掺杂产生的相互影响进行了深入分析。此外,还阐述了各类摩擦结构润滑膜成形机制,归纳了各类摩擦结构在实际应用中的优缺点,总结了涂层/织构/固体润滑剂在摩擦界面中的相互作用机制,以及摩擦结构在多工况下的适应性等关键问题。最后,对开发新型环保可持续摩擦材料、智能润滑涂层及多功能一体界面结构的研究前景进行了展望。 展开更多
关键词 金属表面 涂层 织构 固体润滑剂 减摩耐磨 润滑膜 摩擦结构
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激光冲击强化与表面织构协同作用对活塞环-缸套副摩擦性能的影响
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作者 钟林 陈俊名 +3 位作者 王国荣 康桂蓉 魏刚 廖文玲 《表面技术》 北大核心 2025年第11期63-73,共11页
目的针对储气库压缩机活塞环-缸套副的磨粒磨损和黏着磨损失效,创新性地提出利用激光冲击强化与表面织构协同来提升PTFE/42CrMo活塞环缸套副的润滑及耐磨性能的新方法。方法针对42CrMo缸套试样,首先采用脉冲能量为5 J、光斑直径为3 mm... 目的针对储气库压缩机活塞环-缸套副的磨粒磨损和黏着磨损失效,创新性地提出利用激光冲击强化与表面织构协同来提升PTFE/42CrMo活塞环缸套副的润滑及耐磨性能的新方法。方法针对42CrMo缸套试样,首先采用脉冲能量为5 J、光斑直径为3 mm、脉冲宽度为10 ns、搭接率为50%的激光工艺参数进行冲击强化处理;其次,在冲击强化后的42CrMo试样表面,采用激光烧蚀出直径约800μm、深度约100μm、面积比20%的均布圆形凹坑。基于UMT高频线性往复模块,在模拟载荷200 N、频率5 Hz、固相粉尘粒径10~20μm、质量分数1%的ISO VG 32润滑油浸没环境下,开展PTFE/42CrMo活塞环缸套副单元摩擦磨损试验研究,以摩擦因数、磨损量和磨损形貌等特征综合分析评价织构、激光冲击强化和二者协同作用下配对副的摩擦学性能。结果在模拟测试工况下,未作处理试样的平均摩擦因数为0.1406,总磨损量为1.188 mg,而经激光冲击强化与表面织构协同作用后,试样的平均摩擦因数为0.0699,总磨损量为0.670 mg,协同作用可使PTFE/42CrMo活塞环缸套副的摩擦因数降低约50%,耐磨性能提升了约43%,主要归因于织构可捕捉储存磨损产生的磨粒及激光强化可降低黏着磨损的协同作用,另一方面,激光冲击强化作用产生的表面残余压应力能够中和激光烧蚀织构区域的部分残余拉应力,从而有效消除了织构边缘的热效应缺陷,表面硬度的提升有效提升了配对副的抗磨性能。结论该研究为储气库压缩机复杂介质条件下活塞环-缸套副润滑及耐磨性能的提升提供了创新的解决思路。 展开更多
关键词 PTFE/42CrMo摩擦副 激光冲击强化 表面织构 协同作用 摩擦性能
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磁流变液环境下密封副非线性磨损行为研究
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作者 李姗姗 孙兴伟 +1 位作者 杨恒 乔赫廷 《中国机械工程》 北大核心 2025年第9期1968-1979,共12页
为研究磁流变液摩擦动力学行为对密封副磨损机理的影响,建立表面粗糙度与铁粉耦合效应下的动态密封磨损模型,利用ANSYS对其进行微观接触力学仿真分析,并通过自制往复式动态密封磨损试验装置测试不同表面粗糙度活塞杆样本在两种介质下的... 为研究磁流变液摩擦动力学行为对密封副磨损机理的影响,建立表面粗糙度与铁粉耦合效应下的动态密封磨损模型,利用ANSYS对其进行微观接触力学仿真分析,并通过自制往复式动态密封磨损试验装置测试不同表面粗糙度活塞杆样本在两种介质下的摩擦磨损性能。结果表明,粗糙纹理与铁粉瞬时接触不仅能够缓解O形圈在微凸体交变剪切作用下表面出现的疲劳裂纹,还有助于削弱铁粉对活塞杆产生的微切割效应,使密封副在磁流变液工况下展现出良好的摩擦学性能;铁粉介于抛光样本与O形圈之间长期承受微观纹理施加的横向剪切力及纵向挤压力,迫使大量铁粉嵌入O形圈内部,并在往复运动的活塞杆表面产生明显的犁沟式磨痕,导致系统因两体磨粒磨损而过早引发密封失效。 展开更多
关键词 磁流变液 表面粗糙度 磨损特性 摩擦动力学行为 磨粒磨损
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含叠加微凸体的三维粗糙表面接触模型
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作者 苏宇龙 郭云龙 +1 位作者 原园 郑建明 《力学学报》 北大核心 2025年第5期1143-1159,共17页
基于分形理论,建立了含叠加微凸体的粗糙表面接触力学模型.依据Weierstrass-Mandelbrot函数,构建了频率等级优先、脊数优先和曲率半径优先3种叠加微凸体几何轮廓,通过几何对比方式确定出脊数优先建立的叠加微凸体与粗糙表面轮廓较为符合... 基于分形理论,建立了含叠加微凸体的粗糙表面接触力学模型.依据Weierstrass-Mandelbrot函数,构建了频率等级优先、脊数优先和曲率半径优先3种叠加微凸体几何轮廓,通过几何对比方式确定出脊数优先建立的叠加微凸体与粗糙表面轮廓较为符合.根据经典接触理论,给出了叠加微凸体中各层发生弹性、弹塑性及完全塑性变形的必要条件.结合微凸体面积分布密度函数,获得了粗糙表面总接触载荷和真实接触面积的内在关系.计算结果表明:叠加微凸体的力学性质取决于其各层微凸体的力学性质,粗糙表面的力学性质由叠加微凸体的力学性质决定.叠加微凸体由N层微凸体叠加而成,若每层微凸体仅能发生弹性变形,则粗糙表面在接触过程中呈现弹性变形状态;若第1~N-1层微凸体仅能发生塑性变形,粗糙表面表现出完全塑性变形性质;若第1至第I_(1)层微凸体发生弹性变形,第I_(1)+I~I_(2)层微凸体发生弹塑性变形,第I_(2)+1~N-1层微凸体发生完全塑性变形,则粗糙表面在接触过程中呈现出完全塑性变形、弹塑性变形和弹性变形顺序的力学性质.文章模型与其他模型、实验的结果对比说明了该模型的合理性. 展开更多
关键词 粗糙表面 叠加微凸体 弹塑性 频率等级 分形
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兜孔织构的圆柱滚子轴承打滑及生热特性
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作者 刘延斌 李旭莹 宁仲 《中国表面工程》 北大核心 2025年第4期347-362,共16页
高速圆柱滚子轴承的保持架打滑及摩擦生热是亟待解决的问题,圆兜孔-滚子在滚子轴承中具有高滑速和协调动态接触的特征,在兜孔表面添加微织构势必影响兜孔润滑、保持架打滑及轴承摩擦生热,但其影响规律目前尚不清晰。基于动态Reynolds方... 高速圆柱滚子轴承的保持架打滑及摩擦生热是亟待解决的问题,圆兜孔-滚子在滚子轴承中具有高滑速和协调动态接触的特征,在兜孔表面添加微织构势必影响兜孔润滑、保持架打滑及轴承摩擦生热,但其影响规律目前尚不清晰。基于动态Reynolds方程和Winkler弹性基础模型,建立沟槽织构圆兜孔-滚子协调动态接触润滑模型,运用牛顿-欧拉动力学理论,建立轴承的动力学模型,采用有限差分法、多重网格法及Runge-Kutta积分法实现兜孔润滑与轴承动力学模型的耦合求解,研究圆兜孔沟槽织构的面积率、沟槽数和沟槽深度对兜孔润滑、保持架打滑及轴承摩擦生热的影响规律。结果表明:无论兜孔是否有织构,当轴承高速稳定运转时,兜孔油膜的压力/厚度分布主要取决于滚子的方位角,在非承载区滚子与兜孔后侧的油膜压力远大于与前侧的油膜压力,在承载区则与之相反,但是有沟槽织构的兜孔能够保证双侧都有流体动压效应,而无织构的兜孔则不能保证双侧都存在流体动压效应;有沟槽织构的保持架打滑率和轴承摩擦功耗均比无织构的低,且在沟槽深度小于0.17 mm的范围内,保持架打滑率和轴承摩擦功耗随着沟槽深度的增加而减小,然而当沟槽深度大于0.17 mm时,保持架打滑率和轴承摩擦功耗均有所回升;保持架打滑率和轴承摩擦功耗随着织构面积率的增加而减小;沟槽数对保持架打滑率和轴承摩擦功耗的影响不大。建立兜孔润滑/轴承动力学耦合模型,探究兜孔表面织构对兜孔润滑、保持架打滑及轴承摩擦生热的影响规律,可为圆柱滚子轴承的摩擦学/动力学耦合分析及防滑减摩研究提供参考。 展开更多
关键词 圆柱滚子轴承 兜孔 表面织构 摩擦学/动力学耦合 保持架打滑 摩擦生热
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齿轮胶合研究综述:机理、计算方法及优化策略
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作者 郭栋 邓文丰 +2 位作者 李明 辛玉 方川 《表面技术》 北大核心 2025年第19期14-28,共15页
随着新能源汽车的发展,其减速器中的齿轮常处于高速重载等极端工况,易因润滑不良引发胶合失效,表现为齿面温度急剧上升导致润滑油膜破裂,金属表面粘连并撕裂,严重影响着传动系统的可靠性和使用寿命。综述了现目前有关于齿轮胶合的失效机... 随着新能源汽车的发展,其减速器中的齿轮常处于高速重载等极端工况,易因润滑不良引发胶合失效,表现为齿面温度急剧上升导致润滑油膜破裂,金属表面粘连并撕裂,严重影响着传动系统的可靠性和使用寿命。综述了现目前有关于齿轮胶合的失效机理,包括闪温理论、弹流润滑理论、PVT极限理论以及绝热剪切不稳定性理论。通过对比ISO 6336-20/21与GB/Z 6413.1/2等标准中的计算方法,揭示了积分温度法与闪温法在复杂工况下的适用性差异,探讨了数值计算方法和机器学习算法在齿轮胶合问题中的应用。总结了影响齿轮胶合的关键因素,包括制造工艺、工作条件、几何参数和润滑条件等。合理设计压力角、模数等宏观参数可改善载荷分布,而微观修形则能优化表面接触状态;极压添加剂和合理的供油方式能有效增强油膜稳定性;表面强化处理和涂层技术则能改善残余应力分布,降低摩擦系数。通过优化齿轮制造工艺、改善齿轮工作和润滑条件、合理设计齿轮几何参数,可有效提高齿轮的抗胶合性能。最后对齿轮胶合的发展趋势进行了展望,未来研究应结合多学科交叉技术,融合先进计算方法与实验手段,提升齿轮胶合预测的精度和适用性。同时应针对现代高性能齿轮在极端工况下的应用需求,优化材料、润滑和制造工艺,开发更具针对性的抗胶合设计策略,为高效可靠的齿轮传动系统提供坚实的技术支撑。 展开更多
关键词 齿轮胶合 失效机理 计算方法 数值模拟 润滑条件 制造工艺
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油气润滑参数对油气管内环状流的影响
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作者 王保民 张金磊 +2 位作者 钱斯凯 王慧心 刘洪芹 《润滑与密封》 北大核心 2025年第1期19-25,共7页
油气管道末端连续稳定的环状流是保证油气润滑效果的关键。为探究油气润滑参数对管道内环状流的影响,基于气液两相流理论,采用VOF方法和κ-ε湍流模型,建立气液两相环状流数值分析模型,分析在间歇供油的情况下,供油量和供气压力对油气... 油气管道末端连续稳定的环状流是保证油气润滑效果的关键。为探究油气润滑参数对管道内环状流的影响,基于气液两相流理论,采用VOF方法和κ-ε湍流模型,建立气液两相环状流数值分析模型,分析在间歇供油的情况下,供油量和供气压力对油气润滑系统中环状流流动特性的影响。研究结果表明:供气压力对油气管道内环状流的稳定成型有较大的影响,入口供气压力越大,管道内产生的气体速度越大,更容易携带油液沿管壁迅速均匀铺展,但气压过大会造成油液的堵塞;供油量是气液两相在管道内形成稳定、均匀、连续环状流的关键因素,供油量较少时润滑油无法沿管壁形成连续的油膜;当供油量逐渐提高时,油液沿管壁呈环状流均匀前进。研究得出末端水平管内形成稳定、均匀连续油气环状流时所需的最佳供气压力与油液供给量,为油气润滑系统的润滑参数设计优化提供了理论基础。 展开更多
关键词 油气润滑 气液两相流 环状流 油气润滑参数 流动特性
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切削GH4169陶瓷刀具的黏结与扩散磨损研究
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作者 范依航 贾晓羽 郝兆朋 《表面技术》 北大核心 2025年第17期80-90,182,共12页
目的 研究氮化硅刀具切削GH4169的黏结扩散磨损机理,以及黏结扩散过程对刀具的摩擦因数、硬度、冲击韧性的影响,为氮化硅刀具的应用提供参考。方法 基于Lammps软件建立氮化硅刀具与镍基高温合金的切削模型,模拟切削过程,分析黏结和扩散... 目的 研究氮化硅刀具切削GH4169的黏结扩散磨损机理,以及黏结扩散过程对刀具的摩擦因数、硬度、冲击韧性的影响,为氮化硅刀具的应用提供参考。方法 基于Lammps软件建立氮化硅刀具与镍基高温合金的切削模型,模拟切削过程,分析黏结和扩散情况。通过计算晶界和晶格处的空位形成能、空位迁移能及扩散激活能,得出扩散系数,在此基础上拟合生长因子,确定控制黏结物生长速率的因素。根据刀具径向分布函数判断刀具是否因黏结磨损而产生新化合物,进而研究其对刀具性能的影响。结果 Ni、Fe、Cr等3种原子晶界处的扩散激活能分别为5.29、2.15、0.7 eV,晶格处的扩散激活能分别为5.58、3.42、1.14 eV,且扩散难易程度由大到小依次为Ni、Fe、Cr,扩散系数由大到小依次为Cr、Fe、Ni。在1 200 K下,Cr、Ni、Fe原子的生长因子分别为0.3、0.2、0.28。在刀具径向分布函数中,键长r=0.173 nm处的峰值逐渐降低,同时,键长r=0.235 8 nm和键长r=0.247 5 nm处的峰值增大。新生成的镍硅化合物可承受的压应力为6.541 GPa,Si3N4可承受的压应力为18~21 GPa。在扩散前后,2个模型的冲击韧性分别为169.1、187.8 eV/nm。结论 Ni、Fe、Cr原子易在晶界处发生扩散。在黏结物的生长过程中,Ni、Fe的生长速率由反应速率控制,而Cr的生长速率主要由扩散速率控制,且在黏结过程中生成了新的镍硅化合物和硅铁化合物。黏结、扩散磨损导致刀具的摩擦因数增大,刀具的硬度降低,但冲击韧性提高了约11.6%。 展开更多
关键词 镍基高温合金 氮化硅刀具 分子动力学 黏结磨损 扩散磨损
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基于GMVMD-ECA-ResNet-MA在生产噪声环境下轴承套圈磨削烧伤识别
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作者 迟玉伦 高程远 +1 位作者 朱欢欢 朱文博 《振动与冲击》 北大核心 2025年第17期295-312,共18页
为实现生产噪声环境下小样本、多型号的轴承套圈磨削烧伤现象的有效识别,避免不合格零件流入装配环节,提出一种多元模态分解(multivariate variational modal decomposition,MVMD)和残差神经网络相结合的轴承套圈磨削烧伤识别方法。首先... 为实现生产噪声环境下小样本、多型号的轴承套圈磨削烧伤现象的有效识别,避免不合格零件流入装配环节,提出一种多元模态分解(multivariate variational modal decomposition,MVMD)和残差神经网络相结合的轴承套圈磨削烧伤识别方法。首先,利用灰狼算法对MVMD进行参数寻优,筛选本征模态函数进行信号重构,实现多元信号联合去噪;其次,将去噪后的信号利用格拉姆角场转换为二维图像并进行多通道融合,获得红绿蓝融合特征图;然后,将其作为输入构建融合多注意力的识别模型GMVMD-ECA-ResNet-MA进行磨削烧伤特征提取及分类,再使用不同型号轴承套圈数据并微调基础模型权重参数,进行迁移学习,实现轴承套圈多型号烧伤识别。最后,试验结果表明:GMVMD-ECA-ResNet-MA在仅有少量训练样本的情况下,烧伤识别率依然可达90%以上。与其他模型进行对比,两组迁移任务中所得模型的平均识别准确率分别为94.44%与95.83%,因此,本文所提方法得到的模型在生产噪声环境下具有更高的识别准确率和更强的泛化能力。 展开更多
关键词 多元变分模态分解(MVMD) 深度学习 磨削烧伤 格拉姆角场
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高压管汇90°弯头冲蚀磨损分析及预测
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作者 莫丽 刘雄 《润滑与密封》 北大核心 2025年第7期15-23,共9页
为避免压裂作业时高压管汇因冲蚀磨损导致管汇穿孔、爆管等事故,提高压裂作业效率,分析压裂携砂液流动特性对90°弯头冲蚀磨损的影响机制,利用MATLAB编写程序精确定位弯头冲蚀区域,建立灰色马尔可夫冲蚀磨损预测模型,并通过数值模... 为避免压裂作业时高压管汇因冲蚀磨损导致管汇穿孔、爆管等事故,提高压裂作业效率,分析压裂携砂液流动特性对90°弯头冲蚀磨损的影响机制,利用MATLAB编写程序精确定位弯头冲蚀区域,建立灰色马尔可夫冲蚀磨损预测模型,并通过数值模拟验证该模型的有效性。结果表明:弯头部位的冲蚀磨损是由于流体携带颗粒在弯头处速度方向发生改变和弯头处存在涡流将颗粒从截面中心携带至弯头管壁,两者使得颗粒与管壁发生碰撞导致磨损;冲蚀磨损区域主要集中在轴向角45°~75°,周向角45°~135°之间;无偏GM(1,1)预测模型的预测精度高于GM(1,1)预测模型10.32%,将马尔可夫链运用到GM(1,1)模型和无偏GM(1,1)模型,预测精度分别提高了78.06%和75.54%。 展开更多
关键词 高压管汇 冲蚀磨损 灰色预测 马尔可夫链 DPM模型 固液两相流
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空化效应对非对称织构化滑动轴承摩擦性能的影响
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作者 王保民 王慧心 +2 位作者 钱斯凯 杜雪兵 陈欣 《表面技术》 北大核心 2025年第1期171-180,共10页
目的通过改变滑动轴承及其表面非对称织构的相关参数,探究空化效应对非对称织构化滑动轴承摩擦学性能的影响。方法基于N-S流体计算方程,采用Schnerr-Sauer空化模型,建立三角形非对称织构化滑动轴承数值分析模型,并进行求解,分析微织构... 目的通过改变滑动轴承及其表面非对称织构的相关参数,探究空化效应对非对称织构化滑动轴承摩擦学性能的影响。方法基于N-S流体计算方程,采用Schnerr-Sauer空化模型,建立三角形非对称织构化滑动轴承数值分析模型,并进行求解,分析微织构排布位置、非对称性、宽深比及轴承偏心率等不同时,空化效应对滑动轴承摩擦学性能的影响。结果非对称织构布置在最大油膜压力附近时,空化效应对滑动轴承承载力和摩擦因数的影响最大;空化效应对非对称织构化滑动轴承摩擦性能的影响大于对称性织构;非对称织构的宽深比过大或过小均不利于空化区域的形成,会降低滑动轴承的空化面积率;滑动轴承的偏心率越大,空化面积率越大,空化效应对非对称织构化滑动轴承摩擦性能的影响程度也随之增大。结论在计入空化效应条件下,三角形非对称织构化滑动轴承的摩擦力均不同程度地提高,摩擦因数均不同程度地降低。空化效应对三角形非对称微织构化滑动轴承摩擦性能的提升程度与空化面积率有关,即空化面积率越大,空化现象越明显,提升程度越高。 展开更多
关键词 非对称微织构 滑动轴承 空化效应 空化面积率 摩擦性能
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轴承润滑研究发展综述
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作者 金晓清 高在达 +2 位作者 汤铁铮 寿少楷 李朝鑫 《轴承》 北大核心 2025年第9期13-27,共15页
轴承作为各种机械系统的关键零部件,其性能直接影响机械设备的寿命、效率和可靠性,并与润滑理论的发展及应用密切相关。回顾了轴承润滑理论、智能润滑系统、轴承材料以及润滑方法的最新研究进展,着重介绍了非均质材料的接触分析和多尺... 轴承作为各种机械系统的关键零部件,其性能直接影响机械设备的寿命、效率和可靠性,并与润滑理论的发展及应用密切相关。回顾了轴承润滑理论、智能润滑系统、轴承材料以及润滑方法的最新研究进展,着重介绍了非均质材料的接触分析和多尺度模拟技术。同时,总结了陶瓷材料、纳米润滑剂和仿生复合材料在提升润滑性能方面的应用,以及智能润滑系统结合传感器和人工智能实现润滑状态监测与自适应控制的情况。研究表明,材料创新与智能技术的融合能够有效降低摩擦磨损、延长润滑寿命,提升机械系统的性能和能效。这为轴承技术和材料的研究提供坚实的理论基础,满足机械工程领域对可靠性和效率的不断追求,从而促进工业领域的可持续发展。 展开更多
关键词 滚动轴承 润滑 摩擦 接触疲劳 微观结构
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