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润滑与密封
润滑与密封

贺石中

月刊

0254-0150

rhymf@gmeri.com;rfbjb@163.net

020-32385313，32385312

510700

广州市黄埔区茅岗路828号广州机械科学研究所

润滑与密封/Journal Lubrication EngineeringCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>《润滑与密封》创刊于1976年，是中国机械工程学会摩擦学分会会刊，由中国科学技术协会主管，中国机械工程学会、广州机械科学研究院主办。该刊于1992年、1996年、2000年和2004年连续四届被评为全国中文核心期刊：1995年成为美国工程信息公司(Ei)Ei Page One数据库收录期刊，并于2004年成为Ei Compendex核心数据库收录期刊：1996年成为《美国化学文摘》(CA)收录期刊；1999年入选为万方数据库收录期刊和中国科技论文统计分析用刊。杂志主要介绍摩擦、磨损、润滑、密封的基础理论研究、试验成果及应用情况。
正式出版
收录年代

    点接触弹流摩擦副动特性研究

    夏伯乾戴一民张泽斌
    1-7页
    查看更多>>摘要：弹流油膜具有显著的弹簧、阻尼特性,对高副机械零件和系统的动特性具有重要影响.研究弹流摩擦副的动特性,揭示弹流摩擦副动力学特性的变化规律,对改进和提升整个机械系统的动力学设计具有重要意义.基于弹流润滑理论和机械振动学,建立点接触弹流摩擦副的摩擦学-动力学耦合模型,采用数值方法求解弹流摩擦副在简谐激励下的振动响应;通过简谐激励下弹流摩擦副的阻尼环识别出弹流摩擦副的刚度和阻尼,用参数控制的方法研究载荷、速度、材料参数及椭圆度等对弹流摩擦副刚度和阻尼的影响.结果表明:在研究的速度和载荷范围内,摩擦副的刚度和阻尼随载荷和椭圆度的增大而增大,随速度和材料参数的增大而减小,其中载荷对点接触EHL摩擦副的刚度和阻尼的影响最为显著,相比阻尼,摩擦副的刚度随载荷、速度和材料参数的变化幅度要大得多.在数值算例的基础上,给出弹流摩擦副的刚度和阻尼关于载荷、速度和材料参数的拟合公式.数值比较结果表明,给出的拟合公式具有满意的精度,可快速计算弹流状态下点接触摩擦副的刚度和阻尼.

    点接触弹流摩擦副刚度阻尼拟合公式

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    超高速滑动电接触CuCrZr合金轨道表面磨损机制及电接触性能

    康丽王兴刘梓屹袁仔豪...
    8-14页
    查看更多>>摘要：电磁轨道发射具有典型超高速滑动电接触特性(出口速度大于等于2 000 m/s),电磁轨道表面会发生磨损.为研究轨道表面磨损状态与接触电阻之间关系,通过开展电磁轨道发射试验,研究发射后的CuCrZr轨道表面沉积层的形成与磨损机制,揭示枢轨间静态接触电阻的演变规律,总结沉积层的形成与接触电阻的关联关系.结果表明:沿着发射方向,轨道表面沉积层覆盖面积逐渐增大,沉积层的形成机制由摩擦材料转移变为电枢表面熔化飞溅,表面磨损特征由机械磨损向电气磨损转变;由于轨道不同位置沉积层形成原因不同,导致表面粗糙度分布不一致,枢轨间静态接触电阻随接触沉积层形貌特征改变呈现上升、下降及波动3个变化阶段;并且枢轨间静态接触电阻随着接触压力的增大而减小.研究成果对电磁轨道发射装备的研究及发射动力学研究具有理论价值.

    电磁轨道发射接触电阻沉积层磨损机制机械磨损电气磨损

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    液体火箭发动机U形环密封界面优化设计

    黄伟旋岳婷林起崟党琰...
    15-22页
    查看更多>>摘要：U形密封环是液体火箭发动机常用的一种密封结构,其密封性能是决定发动机可靠性的关键因素.为研究U形环的密封机制,改善其整体结构的密封性能,构建U形环密封结构的有限元分析模型,分析常温预紧工况和低温工作工况下密封环的密封性能.结果表明:相对于常温(20℃)预紧工况,低温(-183℃)工作工况下U形环密封面的有效接触宽度和接触应力更大,但仍存在密封面接触不充分的问题.采用密封界面形貌的优化设计方法对U形环密封界面进行优化设计,优化后U形环密封面从平坦形貌变为非平坦的非线性形貌,低温工作工况下U形环密封面的有效接触宽度增加了 138％,接触应力分布均匀程度提升了 99％,密封面的有效接触宽度大幅增加,接触应力分布的均匀性大幅改善,整体结构的密封性能显著提升.

    U形密封环密封性能优化设计接触宽度接触应力

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    螺杆钻具十字万向轴运动副球面磨损规律

    张锐尧赵霏刘华清张磊...
    23-29页
    查看更多>>摘要：螺杆钻具十字万向轴是传递扭矩和转速的关键结构,其运动副中锁紧轴与球座之间产生相对滑动而导致本体结构加速磨损,显著降低了万向轴的使用寿命.为研究锁紧轴与球座的圆弧面半径对滑动磨损的影响规律,建立多种圆弧面半径的三维磨损仿真物理模型;基于赫兹接触理论和Archard磨损理论研究不同半径条件下的体积磨损量、最大变形量、最大滑移距离和最大穿透深度的变化规律;借助现场试验进一步研究非密封十字万向轴的锁紧轴和球座之间滑动磨损后所呈现的结构形态和易磨损区域分布.结果表明:在一定范围内,随着圆弧面半径逐渐增大,体积磨损量呈现先减小后增加的趋势,最大滑移距离和最大穿透深度逐渐减小,最大变形量受圆弧面半径的影响较小,推荐最优半径为28-30 mm.仿真分析和现场试验结果表明,锁紧轴和球座侧滑会导致锁紧轴圆弧凸面沿圆周方向出现明显的磨损且边沿处出现"尖角",球座圆弧凹面边沿厚度减小,形成环形凹槽且呈"卷曲变形".该研究可以为十字万向轴的运动副的结构优化设计及耐磨性的提高提供参考.

    螺杆钻具十字万向轴滑动磨损有限元仿真现场试验

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    面向磁流体增强的骨架结构微成型设计及回弹特性研究

    郭涛陈悦凯孙滢涛周剑锋...
    30-35页
    查看更多>>摘要：为提高磁流体密封液膜的刚度和抗压力性能,设计一种应用于磁流体密封的翻边Z型增强骨架,该骨架由软磁金属薄板微成型冲压而成.对软磁金属电工纯铁和无取向硅钢进行单向拉伸试验,得到2种材料的应力应变曲线.利用幂硬化准则对Z型骨架成型回弹特性进行理论分析,确定影响回弹的主要因素为材料参数、厚度、弯曲半径、开孔宽度等.利用有限元软件对成型回弹过程进行仿真,应用因素水平分析,以残余应变和最大回弹量为指标,分析板胚厚度、弯曲半径、开孔宽度对回弹的影响.仿真结果表明:在研究的范围内通过增大板胚厚度、减小弯曲半径、减小翅片宽度能有效降低骨架回弹;当厚度为0.3 mm,弯曲半径0.3 mm,翅片尺寸为2mm×1mm时骨架成型回弹量最小,运用硅钢材料比纯铁具有更小的回弹量.研究结果对软磁金属的微成型冲压及磁流体密封复合材料设计提供了参考.

    软磁金属微成型翻边回弹磁流体密封

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    基于分子动力学模拟的多主元合金滑动摩擦学行为研究

    宋馨怡刘秀波孟元周安...
    36-44页
    查看更多>>摘要：随着高性能多主元合金被相继开发并在摩擦学领域的应用迅速扩展,研究并揭示多主元合金的摩擦学行为至关重要.采用分子动力学模拟,构建多主元合金原子尺度滑动摩擦模型,研究FeCoCrNiCu(M1)、FeCoCrNi(M2)、FeNiCr(M3)3种多主元合金的表面形貌、磨损原子、摩擦力、位错及应力的演变.结果表明:M2合金在相同的划痕深度下表面变形最小、磨损粒子数最少、法向力最大,这是由于Co元素的加入使得合金的硬度增强;M1合金展现出更剧烈的塑性变形以及更复杂的位错变形,这是由于Cu元素的加入降低了合金的硬度;M1和M2合金中产生了棱柱位错环,M3合金中却没有观察到,这是由于M3合金的堆垛层错能较低难以形成棱柱位错环.研究结果对多主元合金的开发和应用提供了参考.

    多主元合金合金材料分子动力学模拟摩擦学行为纳米划痕

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    分子动力学模拟巴氏合金界面磁性液体润滑行为

    常嘉娟王建梅王军何帅...
    45-52页
    查看更多>>摘要：磁性液体因其顺磁可控的流变特性,可满足极端工况对滑动轴承润滑油膜稳定性不断提高的要求,在轴承润滑方面具有良好的应用前景.为探究磁性液体微观润滑机制,采用分子动力学模拟方法构建和优化巴氏合金界面磁性液体润滑的微观模型,并根据实际工况进行限制性剪切模拟,研究温度和剪切速度对PA06基磁性液体在巴氏合金界面润滑行为的影响;通过分析滑动过程中相对浓度分布、温度分布、速度分布、均方位移和界面吸附能等参数的变化,从分子层面揭示磁性液体微观润滑的作用机制.结果表明:PA06基磁性液体具有良好的扩散性和散热性,可以粘附在巴氏合金摩擦界面起到很好的承载和减磨作用;在高温和高剪切速度下,磁性液体润滑膜仍呈现出良好的稳定性,磁性颗粒具有良好的扩散能力.研究结果有助于完善纳米薄膜润滑理论,对磁性液体的工程应用具有现实指导意义.

    磁性液体分子动力学模拟薄膜润滑巴氏合金滑动轴承

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    模拟体液环境下增材制造各向异性对TC4合金腐蚀磨损性能的影响

    王进华湛思唯曹晟纪秀林...
    53-62页
    查看更多>>摘要：为揭示在体液环境中选择性激光熔化技术(SLM)制备的不同取向的TC4合金耐腐蚀磨损性能差异,采用摩擦与电化学联用的腐蚀磨损测试方法,在0.3-1.0N载荷下,在PBS磷酸盐缓冲液中研究不同取向(0°、45°、90°)的TC4合金试样以及传统锻造态TC4合金试样的腐蚀磨损性能.研究结果表明:SLM增材制造TC4合金试样在不同取向上均以细针状α'相(hcp)为主以及少量β相(bee),导致SLM试样的平均显微硬度明显高于锻造态TC4合金;不同取向试样的α'相和β相含量有细微的差异,其中0°取向的试样因其最多的α'相而表现出最高平均显微硬度;TC4合金在较低载荷时主要磨损机制为磨粒磨损,在较高载荷时转变为以腐蚀磨损为主,而0°取向的SLM试样因其大量且均匀细小的高强度细针状α'相而表现出最高的耐蚀性和抗腐蚀磨损性能;载荷为0.5 N时,研究的4种试样表现出最大的磨损率差异,其中0°取向试样的磨损率相比45°、90°取向试样和锻造态TC4合金试样分别降低了 41.6％、54.7％、75.7％.研究表明,由增材制造逐层堆积方式引起的TC4合金的各向异性会对腐蚀磨损性能造成显著影响,这在医用植入物中为提升具体摩擦面的腐蚀磨损性能而优化增材制造的结构设计具有一定的借鉴意义.

    TC4合金增材制造各向异性腐蚀磨损摩擦学

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    防冻液环境下PPS复合材料与不同配副材料的摩擦学行为

    刘通周先辉王臣淼冯长虹...
    63-70页
    查看更多>>摘要：采用热压成型法制备短切碳纤维增强聚苯硫醚(PPS)复合材料,研究汽车专用防冻液环境中复合材料与4Cr13不锈钢、SiC陶瓷和Al2O3陶瓷配副在不同载荷下的摩擦磨损性能;考察摩擦副在防冻液中的润湿性与耐腐蚀性;利用激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜对复合材料及对偶件磨损面进行观察,结合磨损面EDS和XRD分析探究材料的摩擦磨损机制.结果表明:防冻液环境中,SiC陶瓷耐腐蚀性能最强,Al2O3陶瓷润湿性最好;在相同载荷下与4Crl3配副时复合材料的磨损率最低,但摩擦因数随载荷的增大上升最快,对偶件磨损率最大且磨粒磨损严重;与SiC或Al2O3配副时复合材料摩擦面呈现研磨特征;在相同载荷下与Al2O3配副时复合材料磨损率最大,磨屑向对偶件表面沉积,与SiC配副时复合材料摩擦因数最小且对偶件磨损率最小.因此PPS复合材料与SiC配副宜作为防冻液环境下长耐久滑动轴承的优选材料.

    复合材料摩擦学行为防冻液SiC陶瓷Al2O3陶瓷

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    考虑时变效应的织构缸套润滑性能分析及试验研究

    王林森王海霞纪敬虎尤凤翔...
    71-77页
    查看更多>>摘要：内燃机缸孔内的时变效应和气压变化对活塞环受力影响不可忽略,而织构形貌参数对发动机油耗性能的影响也有待深入研究.为此,构建考虑时变效应和缸内气体压力变化的织构化缸套-活塞环摩擦副的流体动压润滑模型,采用多重网格法求解模型获得润滑油膜压力分布规律,进而获得缸套-活塞环间的最小油膜厚度和摩擦力,并针对装配织构缸套的发动机开展台架试验.计算结果表明:缸内气体压力变化影响活塞环径向受力,时变效应使缸套-活塞环受挤压效应的影响;织构化缸套能够增加润滑油膜厚度、减少摩擦力,当微凹坑深度为4～7 μm,织构面积密度较小如为5％、10％时,能够获得较佳的最小油膜厚度与摩擦力值.台架试验表明,与原发动机相比,装配织构缸套的发动机油耗性能明显改善,在中高转速下燃油耗降幅较为显著,油耗最大下降14.5％,而24 h机油耗减少26.48％.

    表面织构缸套-活塞环润滑性能台架试验油耗

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