表面纹理结构加工方式对柴油机缸套-活塞环摩擦副的摩擦特性影响研究

为实现柴油机缸套-活塞环系统的润滑、减磨以及降耗,为柴油机缸套表面纹理加工方式的选取提供依据,以船舶柴油机的缸套-活塞环摩擦副为研究对象,从摩擦因数、接触电阻及表面粗糙度等方面,研究不同加工方式制备的缸套表面纹理微结构的摩擦性能。结果表明：机械加工表面磨损随载荷的增加呈现逐渐上升的趋势,而化学刻蚀加工表面磨损则呈现先增后减的趋势;在低载荷时,机械加工的缸套表面摩擦学性能优于化学刻蚀加工,高载荷时化学刻蚀加工的缸套表面摩擦学性能优于机械加工的缸套表面。     

双向压缩式新型封隔器密封性能研究

针对常规封隔器存在的接触应力分布不均匀、胶筒密封不实等问题,提出一种双向压缩式封隔器。该封隔器采用组合结构胶筒的形式,并采用在胶筒两侧同时对向均匀压缩的新型加载方式。采用ANSYS软件建立双向压缩封隔器胶筒有限元模型,研究分析该新型封隔器的密封性能,并与常规封隔器进行比较。结果表明:双向压缩式封隔器胶筒平均接触应力明显高于常规胶筒(高20%左右),接触区域更大,接触区域上的接触应力分布更均匀,胶筒的变形稳定,密封性能更好。     

基于遗传算法优化神经网络的镁合金化学机械抛光材料去除模型与仿真

镁合金化学机械抛光(CMP)的材料去除与其工艺参数具有高度非线性的特点,难以采用精确的数学模型来描述。以遗传算法(GA)优化神经网络(NN)建模为基础,利用正交试验设计获取镁合金CMP材料去除样本数据和测试数据,建立镁合金CMP材料去除模型。该模型以抛光压力、抛光盘转速、抛光液流量和抛光时间为输入参数,以材料去除速率为输出目标。结果表明：GA NN协同模型能够构建镁合金CMP工艺参数与材料去除速率的基本关系;其拟合度波动范围为93.22%~97.97%,大大高于NN模型的拟合度波动范围71.56%~93.56%,因而具有更优的预测能力,基本满足工程实际的需求。     

硅橡胶阴模密封方法研究

针对传统密封方法在浇注光弹性模型时容易导致浇注液泄漏和模型尺寸误差大的问题,提出一种新的硅橡胶阴模密封方法。该方法采用与阴模相同的密封材料和固化工艺进行密封。齿轮光弹性模型的浇注实例表明,相同材料和固化工艺的采用使密封层与阴模成为一个整体,在不同温度和气压环境下均不会出现分离,有效避免了浇注液的渗漏;密封层厚度为阴模壁体最薄处的0.5~1.5倍,紧固力小,使模型各方向收缩膨胀均匀,降低了模型的附加变形。采用新密封方法浇注得到的光弹性模型无缺料现象,制造的齿轮内圆直径和高度的最大误差均小于2%,模型尺寸精度满足光弹性试验要求。     

气体动压轴承非线性动力学行为和稳定性预测

以球面螺旋槽气体动压轴承为研究对象,建立三维微气膜瞬态流场数学模型,采用流体动力学软件,对轴承三维气膜压力场进行仿真分析,得到使轴承承载能力最大的结构参数和运行参数。研究在最大承载力下,不同转速和偏心率对气体轴承瞬态刚度系数和阻尼的影响规律,探索气浮轴承瞬态非线性动力学行为。模拟出转子受转速影响下的轴心轨迹图,研究轴承-转子系统的稳定性。研究结果表明:槽宽比、槽深比、偏心率对轴承承载特性的影响明显;提高转速和偏心率有助于轴承的稳定,但随着转速的升高,轴承转子系统的稳定性接近临界状态,导致轴承转子系统不稳定,而较大的偏心率,易导致轴承产生碰摩现象,也破坏了轴承的稳定性,因此,在轴承设计过程中应合理选择轴承的设计参数,提高轴承的综合性能。     

丁腈橡胶三体湿磨粒磨损中砂粒运动的有限元分析

为研究砂粒在丁腈橡胶三体湿磨粒磨损中的作用机制,利用Abaqus有限元分析软件模拟丁腈橡胶在原油介质三体湿磨粒磨损中尖形和圆形砂粒在不同载荷作用下的运动方式,并探讨橡胶表面的受力变形。利用往复式磨损试验机在与有限元模拟计算相同的条件下进行丁腈橡胶在的三体湿磨粒磨损试验,并结合磨痕表面形貌分析,验证建立的有限元模型的正确性。结果表明,在所研究的载荷范围内,圆形砂粒的运动主要是以滚动为主,对表面的切削较弱,材料表面变形较小;而尖形砂粒在载荷较大时由滚动变为滑动,砂粒前端嵌入橡胶表面产生犁削作用,材料变形程度较大。磨损试验与有限元模拟结果符合较好。     

离心力作用下的螺旋槽干气密封环强度分析

高速下运行的螺旋槽干气密封,存在较大的离心力作用,由碳化硅等脆性材料制成的旋转环可能破裂,造成密封失效,甚至危害到主机。基于弹性力学理论方法和数值模拟方法,考察旋转密封环在离心力作用下的应力分布,并给出具体的案例。结果表明：数值分析方法与弹性力学理论方法得到的结果接近;旋转环径向应力随着半径的增大,呈先增大后减小的趋势,而切向应力在内径处最大,随半径增加而减小;径向和切向应力均随着角速度的增加而增大;由于切向应力远大于径向应力,强度校核时主要针对切向应力;当切向最大应力超过其强度极限时,认为密封旋转环即产生裂纹或断裂,从而失效。     

静电传感器对滑油系统磨粒 电量测量方法研究

根据静电感应原理,磨粒出现在空间不同位置时,静电传感器电极感应到的电荷量相差很大,由于磨粒出现的位置是未知的,因此很难精确测量磨粒的带电量。借助数学模型,对传感器输出信号与磨粒的关系进行仿真分析。由仿真结果可知,信号的幅值与磨粒携带的电荷量以及磨粒在传感器中所处的径向位置有关;而在已知管道中滑油流速分布的情况下,脉冲宽度只与径向位置有关。提出了通过脉冲宽度确定磨粒所处的径向位置,根据传感器在该径向位置处的灵敏度获得比较准确的磨粒带电量的测量方法。通过带电油滴模拟磨粒,对该方法进行实验验证,实验结果与仿真分析结果基本重合,该方法的测量结果与通过静电计测得的结果相比,误差不超过5%。     

粉末热挤压制备Mg_2B_2O_5/6061Al复合材料的摩擦磨损性能研究

采用粉末热挤压工艺制备硼酸镁晶须增强铝基复合材料,研究了晶须含量和载荷的变化对材料摩擦磨损性能的影响。结果表明,在恒定的速度和载荷下,硼酸镁晶须体积含量为2%时耐磨性最好,其磨损率为纯6061铝合金磨损率的62%。随着载荷的增大,复合材料的磨损率增加,并且高体积含量的复合材料磨损率呈现出更大的增加趋势。磨损表面分析表明:在较低负载下,6061铝合金的磨损机制以磨粒磨损为主,复合材料的磨损机制以轻微的粘着磨损为主;在较高负载时,6061铝合金和复合材料的磨损机制均由粘着磨损和磨粒磨损共同主导。     

基于响应面法的C75S弹簧钢冲裁工艺参数优化

以C75S高强度弹簧钢作为研究对象,运用Deform-2D软件对板料冲裁过程进行数值仿真,基于响应面法对C75S弹簧钢的冲裁工艺参数进行优化。借助中心设计组合法设计冲裁试验,并建立了工艺参数与模具最大磨损深度之间的响应面模型,通过分析得知:模具刃口圆角半径与冲裁速度对凸模磨损的交互式影响最大;模具刃口圆角半径与冲裁间隙的交互式影响次之;冲裁速度与冲裁间隙的交互式影响最小。利用Design Expert软件得出最优的冲裁工艺方案为:模具刃口圆角半径为1.84t,冲裁速度为7.60 mm·s-1,冲裁间隙为13.23%t,凸模的磨损深度为4.02×10-6mm。此外,借助冲压模具进行冲裁试验,利用毛刺高度间接验证模具的磨损,试验值与响应面法优化值之间的相对误差为14.19%,两者保持较好的吻合性,从而为板料冲裁模具磨损的优化提供了一种有效方法。