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期刊信息/Journal information
摩擦学学报
摩擦学学报

薛群基

双月刊

1004-0595

tribology@lzb.ac.cn

0931-4968238

730000

甘肃省兰州市天水中路18号

摩擦学学报/Journal TribologyCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是中国科学院兰州化学物理研究所主办、科学出版社出版并向国内外公开发行的覆盖摩擦学各分支学科的最权威综合性学术期刊，主要报道摩擦学领域重要基础研究、应用研究新成果，反映国内外摩擦学学科进展和动向，发现和培养人才，推动摩擦学学科发展。读者对象为从事摩擦学研究、新材料研制等中高级专业人才，大学有关专业的教学人员和本科中高年级以上专门人才等。
正式出版
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    柔性转子弹性对行波旋转超声电机接触特性的影响

    陈虎城季宏丽赵盖裘进浩...
    1-9页
    查看更多>>摘要：转/定子间动态接触过程决定行波旋转超声电机(TRUM)的输出性能,但是柔性转子弹性在以往界面接触特性研究中常被忽略.本文中基于建立的考虑柔性转子和摩擦层三维弹性的转-定子动力学耦合模型,从接触界面的接触状态、速度、接触应力、摩擦应力驱动和阻碍子区等空间分布角度,研究了柔性转子弹性对TRUM摩擦界面的动态接触行为和摩擦损耗的影响.结果表明:柔性转子在轴向、径向和切向均呈现出一定的振动速度,且在接触界面沿圆周方向与定子各向速度形成一定的相位关系,显著影响界面动态接触特性、摩擦特性和摩擦损耗;柔性转子与定子轴向位移分布的相位一致性表明,定子与摩擦层的接触界面具有类齿轮啮合机制;与以往中间驱动两端阻碍的分布结果不同,考虑转/定子动力学耦合的接触区摩擦应力分布为一端驱动和一端阻碍的新机制.计算结果表明在建模过程中忽略柔性转子弹性得到的界面摩擦损耗要比考虑柔性转子弹性获得的摩擦损耗大得多,主要原因:(1)柔性转子径向刚度小,摩擦力作用下接触区的运动方向与定子相同,从而减小了径向速度差和径向摩擦损耗;(2)柔性转子界面的切向振动特性,改变了接触界面黏-滑子区分布,使得行波远离端的摩擦应力阻碍子区消失,且摩擦层界面切向剪切变形长度增大,从而减小了切向滑动和摩擦损耗.研究结果将有助于更好地理解TRUM中的动态接触特性,并指导摩擦界面的设计.

    超声电机柔性转子转子弹性接触特性动态接触摩擦损耗

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    基于声流的非接触超声电机理论分析与试验研究

    陈书杰石明辉张绍林宋德红...
    10-17页
    查看更多>>摘要：针对传统超声电机存在严重的摩擦磨损及难以长时间连续工作的问题,本文中基于声流原理设计了 1种新型的非接触式超声电机.建立电机定子谐响应有限元分析模型,获得其工作频率及结构振型,并对悬浮间隙内的声流场进行建模,采用雷诺应力法求解声流场驱动力,分析不同激励电压下转子转速以及驱动力的变化规律.为验证模型的合理性,搭建试验测试系统并进行性能测试对比分析.结果表明,该电机在声流驱动下能够稳定地运转,转速随着电压的升高而单调上升,驱动电压为1 430 V时,转子转速可以达到28r/min.理论结果与试验结果具有较好的一致性,验证了模型的合理性.

    超声电机雷诺应力声流计算声流力转速

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    掺硅类金刚石薄膜的HiPIMS-MFMS共沉积制备及其高温摩擦学行为研究

    陈彦军苏峰华孙建芳陈泽达...
    18-29页
    查看更多>>摘要：元素掺杂是提高类金刚石(DLC)薄膜高温耐摩擦性能的重要途径.本文中采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)和中频磁控溅射(MFMS)复合技术在304不锈钢表面沉积具有不同Si含量的掺硅类金刚石(Si-DLC)薄膜,利用原子力显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、纳米压痕和UMT-TriboLab摩擦试验机等系统分析了 Si含量对Si-DLC薄膜的结构、力学性能及不同温度下的摩擦学性能的影响,重点探讨了 Si-DLC薄膜在高温下摩擦磨损机制.结果表明:Si-DLC薄膜中Si以四面体碳化硅的形式随机分布于无定型DLC基体中,增强薄膜的韧性.同时,Si掺杂使DLC薄膜向金刚石结构发生转变并显著提高了薄膜的硬度.摩擦结果表明,当Si原子分数为15.38％时,Si-DLC薄膜在常温下的摩擦系数和磨损率最低,同时该薄膜在300℃下能维持在较低的摩擦系数(约0.1),主要是由于Si-DLC薄膜中的四面体碳化硅结构能够提升sp3键的稳定性.此外,Si-DLC薄膜中的Si在高温摩擦时会在对偶球表面形成1层SiO2保护层,减缓Si-DLC薄膜和过渡层的氧化,使得薄膜能够在高温下持续润滑.当Si含量进一步增加时,Si-DLC薄膜的力学性能显著提升,然而其摩擦学性能发生明显降低,主要是当DLC薄膜中的硅含量过高时,大气环境下的高温摩擦使得薄膜内的氧化加剧,过量氧化硅的生成破坏了薄膜结构从而导致摩擦性能下降.

    高功率脉冲磁控溅射类金刚石薄膜元素掺杂高温摩擦磨损

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    取向型微沟槽高速球铣加工制备方法及其减摩性能研究

    高丽王祎扬黄为民王桂杰...
    30-39页
    查看更多>>摘要：探究直接利用高速球铣加工工艺制备取向型表面微沟槽织构的方法,并对该类型表面微织构的减摩性能进行研究.鉴于高速球铣加工工艺走刀路径灵活可变、表面材料残留几何尺寸与分布形态具备可控性的特点,利用Matlab仿真对高速球铣加工表面形貌进行预测,通过高速球铣加工试验验证仿真结果,并基于流体动压润滑理论,结合Fluent流体仿真分析与高速环-块摩擦磨损试验,对该类型表面微织构的减摩性能进行分析,当切削参数选用径向切深明显大于每齿进给量的组合时,高速球铣加工表面残留材料能够形成明显的微沟槽形貌,且微沟槽特征的取向可由球头铣刀的走刀路径进行控制;微沟槽承载能力与其取向密切相关,随着微沟槽取向角由90°减小至20°,负压区与正压区范围呈现扩大趋势,油膜内逆流效应逐渐减弱,动压效应逐渐增强,微沟槽承载能力提高了20.64％,表面摩擦系数由0.02845降低至0.02165;然而,当取向角过小时,负压区与正压区的范围过小,不能形成有效的收敛楔,微沟槽承载能力下降,表面摩擦系数上升.通过高速球铣加工工艺能够实现取向型表面微沟槽织构的可控制备,且该类表面的减摩性能与取向角α密切相关,在本文研究范围内,取向角为20°时表现出最小的摩擦系数与最高的油膜承载力.本文研究结果可为表面织构造型方法提供一种新思路,能够为满足零件表面的减摩需求提供很好的解决方法.

    高速球铣加工表面织构取向型微沟槽动压润滑承载能力摩擦系数

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    供油温度对润滑状态影响的试验观察与数值模拟

    刘金杰杨萍马子魁栗心明...
    40-48页
    查看更多>>摘要：采用球-盘点接触光干涉润滑油膜测量装置,观察了不同供油温度下的接触区润滑状态.结果表明,随着供油温度的升高,润滑油黏度降低,润滑油成膜能力整体下降,接触区润滑状态在较大速度范围内处于边界润滑和混合润滑区间;温度升高还将导致膜厚曲线斜率增大,壁面温差是其诱因,通过数值模拟证实了壁面温差的影响;速度增加使接触区润滑状态向等黏度-刚性区间转化;温度和载荷使接触区润滑状态趋向于压黏-弹性区间.系统散热也会对油膜厚度产生影响.

    供油温度润滑状态壁面温差成膜特性

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    高压混相激光脸浅槽机械密封润滑状态转变特性及密封性能分析

    刘中琪田静郝木明王增丽...
    49-59页
    查看更多>>摘要：以激光脸浅槽微接触式密封为研究对象,求解考虑混相介质特性和密封端面粗糙度效应的雷诺方程,通过分形接触理论求解微凸体接触力,利用不同微凸体接触状态下求解出的液膜承载系数对混相微接触式机械密封混合润滑状态进行分级,探究了压力及转速等工况条件和开槽形式对密封的润滑状态转变的影响规律.结果表明:混相微接触式机械密封混合润滑状态可分为弹性混合润滑状态、弹塑性混合润滑状态和塑性混合润滑状态3个级别;随着转速升高,液膜承载力不断增大,微凸体接触力逐渐趋向于0,密封环分开实现非接触,此时液膜承载系数为1;压差和槽深越大、混相介质气相容积比越高,矩形槽角度和周期数越小,临界转速越大,润滑状态更稳定,摩擦副分离越困难.

    混相机械密封激光脸浅槽润滑状态临界转速

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    水轮发电机组碳刷/集电环摩擦副接触电阻计算及仿真验证

    秦红玲李洪波赵新泽易静雯...
    60-69页
    查看更多>>摘要：碳刷/集电环组件作为水轮发电机组励磁系统的重要组成部分,常因界面接触状态变化而出现碳刷过热、打火、电弧侵蚀等问题.其界面间的接触状态目前无法直接监测,间接监测则成为解决该问题的关键.载流摩擦副间的接触状态常用接触电阻进行表征,因此,本文中基于电接触和传热学的相关理论,建立了接触电阻的数学模型,该模型旨在根据碳刷温度估算接触电阻值.通过碳刷/集电环载流摩擦试验确定模型中的相关参数,计算并分析不同额定电流、转速、弹簧压力条件下,接触电阻的动态变化及关键影响因素.将计算结果代入COMSOL Multiphysics有限元分析软件中,基于其内置的物理场控制方程,仿真模拟碳刷的温度并与试验得到的碳刷的温度作比较,以验证该模型的有效性.计算结果表明:当界面接触压力一定时,接触电阻值随着额定电流的增大而减小;当额定电流一定时,界面接触压力大的碳刷接触电阻值小;当集电环转速增大时,弹簧压力对接触电阻的影响进一步增大.

    碳刷/集电环接触电阻数学模型在线监测有限元

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    微沟槽织构设计对PDMS表面黏-滑摩擦学行为的影响

    施文斌肖汉崔坤杰王涛...
    70-77页
    查看更多>>摘要："黏-滑"现象是软材料表面摩擦学行为典型的特征,易诱发机械系统的振动与噪音等问题.本文中采用激光加工技术在PDMS(Polydimethylsiloxane,聚二甲基硅氧烷)表面加工了沟槽状织构阵列,研究不同参数织构设计对软材料表面"黏-滑"摩擦行为的影响.结果表明沟槽织构可以有效抑制软材料表面"黏-滑"行为,降低界面摩擦阻力,但沟槽的作用效能依赖于其倾斜角设计.此外,界面滑动速度和沟槽织构宽度也是影响表面摩擦学行为的主要因素.

    "黏-滑"行为软材料摩擦学黏弹性表面织构

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    流动点法表征润滑脂流动性与传统评定方法相关性研究

    王亚南赵启龙孙龙琦于延晨...
    78-86页
    查看更多>>摘要：为建立更完善、高效的轴承润滑脂流动性能评价体系,采用旋转流变仪、润滑脂和石油脂锥入度试验器、润滑脂相似黏度试验器、FFK低温流压仪测试了锂基润滑脂、脲基润滑脂和磺酸钙基润滑脂3种不同稠化剂类型的润滑脂的流动点、锥入度、相似黏度和流动压力,分别研究了锂基润滑脂、脲基润滑脂和磺酸钙基润滑脂3种不同稠化剂的流动点与锥入度、流动点与相似黏度、流动点与流动压力随温度的变化规律并分别计算了它们的皮尔逊相关系数,结果显示润滑脂的流动点与锥入度、流动点与相似黏度、流动点与流动压力具有线性关系,其中流动点与锥入度呈中等相关,流动点与相似黏度、流动点与流动压力呈高度相关,说明利用旋转流变仪测定润滑脂的流动点亦可用于评价润滑脂的流动性能.

    润滑脂流动点锥入度相似黏度流动压力

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    五龄黑水虻油脂衍生物作为润滑油添加剂的性能研究

    吴晗冯思静胡文敬李久盛...
    87-96页
    查看更多>>摘要：为探索黑水虻幼虫体内的粗油脂作为生物润滑油添加剂的应用可行性,本文中以五龄黑水虻虫体的粗油脂为原料,通过纯化、水解反应和酯化反应合成了虫体油脂衍生物.采用核磁共振波谱、傅里叶红外光谱和热重分析仪对其结构和热稳定性进行表征,发现其热稳定性良好.采用UMT-TriboLab摩擦磨损试验机和四球摩擦试验机分别研究了虫体油脂衍生物作为润滑油添加剂在点-面和点-点接触模式下的摩擦学性能,并与商用合成酯的性能进行对比.结果表明,在基础油150N中添加质量分数为1％的虫体油脂衍生物时,油品表现出较优的减摩和抗磨效果.在点-面接触模式下,摩擦系数和磨损率相对于基础油分别降低25.0％和92.0％,且在200℃高温下仍能保持减摩效果.在点-点接触模式下,磨损率相对于基础油降低了84.5％.可见虫体油脂衍生物作为润滑油添加剂能够有效提高油品的摩擦学性能.采用接触角试验验证了虫体油脂衍生物作为润滑油添加剂在金属表面的吸附性能.结果表明,虫体油脂衍生物在润滑过程中能够优先吸附在摩擦副的金属表面,形成润滑保护膜,使油品的减摩和抗磨性能提升.通过显微红外光谱和拉曼光谱研究了虫体油脂衍生物的润滑作用机理,表明磨痕表面存在的铁氧化物和碳能够形成润滑膜,防止摩擦副表面的微凸体直接接触,进而改善了油品的摩擦学性能.

    黑水虻幼虫虫体油脂衍生物热稳定性能润滑油添加剂摩擦学性能

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