基于C17200与34CrNiMo6材料的摩擦磨损特性与数值模拟研究

作     者：吕景儒 殷玉枫 张锦 王建梅 宁可 LYU Jing-ru;YIN Yu-feng;ZHANG Jin;WANG Jian-mei;NING Ke

作者机构：太原科技大学机械工程学院太原030024 山西工程科技职业大学智能制造学院山西晋中030031 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2023年第52卷第4期

页      面：172-183页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 0701[理学-数学] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(U1610118,51875382) 山西省重大专项(20181102023) 山西省研究生创新项目(2022Y680)。 

主　　题：C17200 销–盘磨损理论模型 UMESHMOTION子程序 磨损量 磨损机理 

摘      要：目的 探究干摩擦下载荷与速度对于C17200与34CrNiMo6材料摩擦学特性的影响,以探寻C17200材料作为风力机制动闸片的可行性,开展考虑表面粗糙度和接触压力分布不均因素的磨损深度的数值模拟。方法 以C17200与34CrNiMo6材料组成销–盘摩擦副,基于风力发电机的制动工况,利用试验探究其摩擦学特性与磨损机理。在ABAQUS中建立三维销–盘平面/平面磨损模型,设置不同载荷与速度,基于销–盘摩擦副理论模型与UMESHMOTION子程序,结合ALE自适应网格技术,对不同工况下的表面磨损深度进行数值计算,通过试验验证提出的理论模型的合理性。结果 在载荷为3 MPa时,随速度的增加,平均摩擦系数先减小、后增加,速度为125.664 mm/s时,平均摩擦系数取最小值0.575;在速度为62.832 mm/s时,随载荷的增大,平均摩擦系数近似线性增大。载荷为1.5MPa时,平均摩擦系数取最小值0.509。C17200与34CrNiMo6试样的磨损量随速度与载荷的增大而增大,但转速对于磨损量的影响更大。C17200与34CrNiMo6的磨损机理主要为粘着磨损和磨粒磨损。C17200材料磨损深度的模拟结果与试验结果的最大误差为4.7%。结论 C17200材料作为风力机主轴制动闸片材料具有可行性。提出的销–盘磨损理论模型的模拟结果与试验结果的最大误差小于5%,应用提出的销–盘磨损模型更加符合实际磨损状态,在保证计算效率的同时具有较高精度,对类似销–盘摩擦副材料磨损量的计算与预测具有一定参考意义。