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TA1板料数控渐进成形时摩擦与润滑的研究

中国机械工程 2013年第21期24卷 2966-2971页

作者：沈长艳高霖南京航空航天大学南京210016

为研究TA1板料数控渐进成形时的摩擦与润滑机理,提出了黏着摩擦、边界摩擦和流体润滑摩擦三分区原则。为了提高TA1板料数控渐进成形的表面质量,选用硬度足够的高速钢成形工具头;使用质量比为4∶1的MoS2与凡士林混合物作为润滑剂;在纯钛... 详细信息

为研究TA1板料数控渐进成形时的摩擦与润滑机理,提出了黏着摩擦、边界摩擦和流体润滑摩擦三分区原则。为了提高TA1板料数控渐进成形的表面质量,选用硬度足够的高速钢成形工具头;使用质量比为4∶1的MoS2与凡士林混合物作为润滑剂;在纯钛板表面用微弧氧化工艺覆盖氧化膜。实验结果表明:经过处理后的成形工具头和纯钛板料涂覆润滑剂后,加工出的零件表面光滑,表面粗糙度达到0.92μm。

关键词： TA1纯钛板渐进成形摩擦润滑表面处理

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刀-屑接触区摩擦润滑的毛细管模型研究

润滑与密封 2009年第2期34卷 1-4页

作者：韩荣第张悦王扬哈尔滨工业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

切削时刀-屑接触区为边界摩擦状态,冷却润滑剂难以进入,其作用可用毛细管理论解释。在切削试验与理论分析的基础上,提出了圆锥形毛细管模型。动力学分析结果表明:冷却润滑剂的微粒尺寸越小,冷却润滑效果越好。刀-屑接触面的吸附作用能... 详细信息

切削时刀-屑接触区为边界摩擦状态,冷却润滑剂难以进入,其作用可用毛细管理论解释。在切削试验与理论分析的基础上,提出了圆锥形毛细管模型。动力学分析结果表明:冷却润滑剂的微粒尺寸越小,冷却润滑效果越好。刀-屑接触面的吸附作用能形成边界润滑膜,圆锥形毛细管能限制冷却润滑剂的渗透深度,负压力可为冷却润滑剂的渗透提供动力。

关键词：切削刀-屑接触区摩擦润滑毛细管模型水蒸气

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微凹坑分布密度对缸套摩擦润滑性能影响规律

机械设计与制造 2019年第2期 146-149页

作者：闫彩王建青黎相孟马传杰中北大学机械工程学院山西太原030051

为了探究微凹坑关键几何参数分布密度(面积占有率)对织构化缸套摩擦润滑性能的影响,采用激光冲蚀和自行设计的机械加工两种方法加工微凹坑形貌,对比分析了两种加工方式加工的微凹坑表面质量,采用加工质量较好的机械加工在缸套表面加工... 详细信息

为了探究微凹坑关键几何参数分布密度(面积占有率)对织构化缸套摩擦润滑性能的影响,采用激光冲蚀和自行设计的机械加工两种方法加工微凹坑形貌,对比分析了两种加工方式加工的微凹坑表面质量,采用加工质量较好的机械加工在缸套表面加工出面积占有率分别为5%、12%、20%、35%、50%等5种织构化缸套,对其进行台架实验和摩擦磨损性能试验,研究结果表明,缸套表面的微凹坑有一定的减摩润滑效果,且当面积占有率为12%时,缸套的综合性能最好。

关键词：缸套微凹坑机械加工面积占有率摩擦润滑

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低碳薄板拉延摩擦润滑特性的研究

汽车技术 1989年第5期 26-29页

作者：胡献国黄录官合肥工业大学摩擦学研究所

分析了低碳金属薄板拉延中的摩擦与润滑特点、摩擦模型和几种主要因素对拉延摩擦润滑特性的影响及规律.

关键词：钢板拉延摩擦润滑

基于声发射技术的内燃机摩擦润滑状态识别和故障监测

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基于声发射技术的内燃机摩擦润滑状态识别和故障监测

作者：张虎太原理工大学

学位级别：硕士

柴油机是一种最常用的动力机械,被广泛应用于汽车、轮船、农业机械等领域中,缸套-活塞环作为柴油机内部最主要的摩擦副之一,它的摩擦润滑状态直接影响着发动机的效率、寿命,良好的润滑可以减小缸套-活塞环之间的摩擦,降低功率损耗,有效... 详细信息

柴油机是一种最常用的动力机械,被广泛应用于汽车、轮船、农业机械等领域中,缸套-活塞环作为柴油机内部最主要的摩擦副之一,它的摩擦润滑状态直接影响着发动机的效率、寿命,良好的润滑可以减小缸套-活塞环之间的摩擦,降低功率损耗,有效的避免设备故障的发生。但是由于缸套-活塞环工作环境的复杂性,往往难以实现在线检测,为了提高发动机的运行性能和可靠性,本文基于声发射(Acoustic emission,AE)检测技术对活塞环与缸套单位工作循环内的摩擦学行为展开研究,该方法对测试环境的要求不高,具有灵敏度高、诊断速度快等特点,可以实现润滑状态的无损在线非介入式检测。为了更好地将声发射信号与润滑状态相互联系起来,建立了微凸体-微凸体碰撞模型和微凸体-流体相互作用模型,其中微凸体-微凸体碰撞效应较多集中于上下止点附近,而微凸体-流体相互作用效应更多集中于冲程的中部,通过机理模型的建立为声发射信号的分析提供了坚实的理论基础,同时也为润滑状态的在线监测提供了可能。本文在某公司QCH1125型单缸柴油机上进行工况试验,获得不同转速、负载、粘度下缸体表面的声发射信号,利用小波降噪方法对固定角度的噪声信号进行剔除,进行小波分解,确定了最佳小波分解层数,并根据速度与声发射信号的相关性提出自适应阈值降噪法,实现了冲程中部声发射信号的重构,并对重构后的信号进行包络处理,求取均方根值来作为表征润滑状态的参数。试验结果表明:由于流体-微凸体相互作用效应所产生的AE信号主要集中体现在活塞冲程中部,因为在冲程中部油膜厚度和活塞速度均为最大,所以流体-微凸体相互作用效应要更加明显,AE信号幅值的有效值与转速、润滑油粘度成正相关关系,而负载对流体-微凸体相互作用效果并不明显,这与建模预测趋势是相符合的,同时也证明了基于活塞速度曲线的自适应阈值降噪法的正确性。为了验证所提出监测方法的有效性,基于内燃机台架开展了两种典型润滑故障的试验检测分析:润滑不良状态下,油量的减小使得行程中部动压润滑效果减弱,形成的油膜厚度减小,导致流体-微凸体相互作用的效果减弱,但是行程中微凸体-微凸体碰撞所产生的AE信号幅值明显增加,油液中颗粒物与微凸体摩擦增强,证明了润滑开始出现异常。润滑油含水时由于润滑油粘度的变化,导致流体-微凸体相互作用效果减弱,而微凸体-微凸体碰撞效应变化不大,因为粘度对微凸体-微凸体碰撞效应影响不大。本文提出的基于声发射信号分析的内燃机摩擦润滑状态识别方法可以有效识别复杂润滑故障,为缸套-活塞环的摩擦润滑状态监测提供了一种新的无损在线检测手段。

关键词：缸套-活塞环摩擦润滑声发射自适应阈值故障诊断

缸套变形与机油颗粒对活塞环-缸套摩擦润滑影响的研究

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缸套变形与机油颗粒对活塞环-缸套摩擦润滑影响的研究

作者：冯伟太原理工大学

学位级别：硕士

缸套-活塞环这对摩擦副作为发动机内最重要的摩擦副之一,其工作性能的好坏直接影响到发动机的整机性能。然而在目前缸套-活塞环系统摩擦润滑的研究中,多数研究者将缸套内表面假设为理想圆柱壳进行仿真模拟,很少有考虑到缸套动态变形对... 详细信息

缸套-活塞环这对摩擦副作为发动机内最重要的摩擦副之一,其工作性能的好坏直接影响到发动机的整机性能。然而在目前缸套-活塞环系统摩擦润滑的研究中,多数研究者将缸套内表面假设为理想圆柱壳进行仿真模拟,很少有考虑到缸套动态变形对油膜润滑的影响作用;同时在分析缸套-活塞环间润滑油膜分布特性时,往往将润滑油液等效为不含杂质成分的理想流体,但是基于以上假设所得到的结果与实际润滑特性相差较大。因此,本文采用数学模型计算与有限元仿真相结合的方法,将缸套动态变形和机油固体颗粒的影响耦合至润滑模型中,对缸套-活塞环摩擦润滑过程进行了多因素影响下的研究探索。以煤制柴油（F-T柴油）、生物柴油和甲醇柴油（M15）三种具有不同燃烧特性的替代燃料作为一种可控的缸套动态响应激励源,对比分析了不同的缸内燃烧过程对缸套动态变形可能产生的影响。本文首先建立了活塞在缸套内侧向运动的活塞动力学模型,综合考虑缸内燃气压力与活塞组件往复惯性力的影响,计算获得了活塞侧击力曲线及活塞的侧向位移曲线。基于上述动力学模型,结合有限元分析软件Patran/Nastran模拟了缸套被燃气冲击与活塞侧向敲击引起的动态响应。通过缸套有限元动态仿真获知,缸套在激励下发生了包含模态响应成分的动态变形,而且进一步研究发现缸套动态变形的幅值非常接近缸套-活塞环摩擦副表面粗糙度的量级,表明缸套动态变形会对润滑油膜的形成与分布造成直接的影响,为缸套-活塞环间润滑油膜厚度计算和摩擦特性的研究引入了新的影响因素。然后依据二维平均Reynolds方程,以微凸体接触模型及Reynolds边界条件为基础,建立了缸套-活塞系统摩擦、润滑行为和动力学行为耦合的流体动压润滑数学模型。其中考虑了缸套动态变形与缸套-活塞环间油膜润滑耦合作用,对比分析了在是否考虑缸套变形影响下运动副之间的摩擦与润滑特性。同时,为了研究液固二相润滑中固体颗粒状态的变化对活塞环-缸套摩擦润滑特性的影响,将颗粒物对油液性能的影响简化为对黏温特性的改变,在一维润滑模型的基础上,引入固体颗粒的浓度和粒径参数,预测分析了缸套-活塞环间液固二相润滑情况。最后在单缸水冷柴油机上开展了一系列台架试验研究,分析了替代燃料燃烧特性、机油固体颗粒浓度在不同运行工况下对缸套-活塞环摩擦润滑特性的影响。采用连续小波变化分析了动态变形相关的缸套振动,基于多分辨率包络小波分析技术研究了与摩擦过程相关的声发射特征信号,试验分析结果与理论预测结论基本吻合,可以为今后内燃机缸套-活塞环间摩擦润滑的研究与工业实践提供了一定的理论指导意见。

关键词：缸套动态变形缸套-活塞环有限元仿真固体颗粒摩擦润滑

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活塞—缸套动态润滑建模及摩擦测量研究

活塞—缸套动态润滑建模及摩擦测量研究

作者：鹿星晨太原理工大学

学位级别：硕士

活塞与缸套间的摩擦润滑状况直接影响到内燃机的整机性能。因此,对活塞-缸套摩擦副进行深入的理论与试验研究,以改善其润滑状况减少摩擦损失,对于提高内燃机的机械效率有重要意义。研究人员开展了大量理论研究工作,越来越多的因素被考... 详细信息

活塞与缸套间的摩擦润滑状况直接影响到内燃机的整机性能。因此,对活塞-缸套摩擦副进行深入的理论与试验研究,以改善其润滑状况减少摩擦损失,对于提高内燃机的机械效率有重要意义。研究人员开展了大量理论研究工作,越来越多的因素被考虑进活塞环-缸套润滑模型当中。然而,目前为止,多数研究将缸套内表面假设为理想圆柱壳进行仿真模拟,很少考虑缸套动态变形对油膜润滑的影响。事实上,缸套在活塞敲击激励下会产生的动态变形,极有可能影响缸套-活塞环组件间的摩擦润滑过程,需要改进现有润滑模型加以研究。润滑模型改进的正确性需要通过试验来验证,进而校正关键建模参数的选取。因此,本文针对柴油机缸套-活塞组件,搭建了一套用于测量缸套摩擦力的倒拖内燃机测试台架。通过对试验机缸套-活塞组件进行有限元仿真,将动力学仿真获取的缸套内表面的动态变形经过处理后导入到润滑模型中,对现有润滑模型进行了改进。通过数值仿真与试验结果的对比,分析和验证了改进润滑模型的合理性。本文首先在ANSYS软件中建立缸套的有限元模型,对其进行了自由状态下的模态分析,得到了缸套的模态信息;同时对缸套进行了试验模态测试,并将试验模态与仿真模态对比,验证了建模方法与参数选取的合理性。之后对浮动缸套装置施加约束条件,通过模态仿真得到了浮动缸套在装配约束条件下的模态信息,为后续研究奠定了基础。其次在ANSYS软件中建立缸套-活塞组件的有限元模型,把活塞侧击力的解析计算结果施加到模型中,通过瞬态动力学仿真计算,得到了缸套在三种转速工况下的结构动态响应。然后将动力学仿真获取的缸套内表面的动态变形导入到润滑模型中,研究表面变形对油膜厚度分布和油液剪切特性的影响,综合分析缸套动态变形对缸套-活塞环润滑系统摩擦润滑性能的影响。基于改进前、后的缸套-活塞润滑数学模型,计算得到了整个工作循环内的最小油膜厚度和摩擦力曲线。对比分析表明:考虑缸套动态变形后的最小油膜厚度和摩擦力曲线出现了明显的波动,而且考虑缸套动态变形后的摩擦力出现了明显下降。最后,基于缸套摩擦力测量试验机开展了系列台架试验,测得了活塞环-缸套组件在不同转速条件下摩擦力与侧击力曲线。用连续小波变换对试验数据进行时频分析,结果表明摩擦力的波动与结构模态特性相关。试验与仿真得到的摩擦力和侧击力曲线轮廓能较好地吻合,验证了所建润滑模型的合理性。本文所提出的润滑建模与摩擦测量方法为活塞环-缸套摩擦副间摩擦润滑行为研究与结构优化设计提供了理论基础与实践指导。

关键词：活塞环-缸套有限元仿真缸套变形摩擦润滑浮动缸套倒拖试验