GA-BPSO混合优化中红外光谱特征波段筛选的润滑油添加剂种类识别技术

针对各种设备润滑油中微量多品种添加剂种类识别问题,提出二进制粒子群算法结合遗传算法(GA-BPSO)混合优化中红外光谱特征波段筛选方法. 首先建立K近邻算法(KNN)和随机森林算法(RF)的润滑油添加剂种类识别基础分类模型;然后通过GA-BPSO混合优化算法在光谱全波段范围内筛选特征波段区域,消除干扰及无效信息,压缩庞大光谱数据集,降低搜索空间维度;再以模型识别准确率作为评价标准,用优选出的特征波段在基础分类模型上构建高性能增强分类模型. 选取硫化异丁烯(T321)、烷基二苯胺(T534)和硫化磷酸胺盐(T307) 三种润滑油添加剂作为测试对象,以不同配比混合在基础油中,采集配制样品的中红外光谱数据,并划分为训练集与测试集,分别导入基础分类模型与增强分类模型进行训练及测试. 结果显示,GA-BPSO优化筛选特征波段,使KNN的有效波段长度削减至原来的16.4%,识别准确率从70%提高到89.58%;RF的有效波段长度削减至原来的15.8%,识别准确率从85%提升至97.5%. 对比研究发现,GA-BPSO混合特征波段优选方法明显优于GA和BPSO单独使用时的筛选结果,在极大地减轻运行负担的同时,有效提高了模型多种类同步识别的准确率和稳定性.      

含氮杂环类润滑油添加剂CoMFA-QSTR及CoMSIA-QSTR抗磨损性能模型的构建

依据摩擦学定量构效关系理论(QSTR),采用比较分子力场分析(CoMFA)和比较分子相似性指数分析(CoMSIA)这两种方法研究了含氮杂环类润滑油添加剂的抗磨损性能的摩擦学三维定量构效关系(3D-QSTR),并建立了相应的3D-QSTR模型.结果表明:仅利用静电场构建CoMFA或CoMSIA模型时,模型预测能力最好,r~2,q~2均大于0.5.根据CoMFA或CoMSIA模型等高线图分析得出:分子静电场对含氮杂环类润滑油添加剂的抗磨损性能影响最大,在特定区域的引入带负电荷或带正电荷的基团将有助于抗磨性能的提高.     

基于SGMD及LWOA-ELM的有限元模型修正

为得到待修正参数与结构响应之间的关系,提高模型修正的效率和精度,提出了一种基于辛几何模态分解(SGMD)和Lévy飞行鲸鱼优化算法(LWOA)优化极限学习机(ELM)的有限元模型修正(FEMU)方法。首先,对加速度频响函数(AFRF)进行SGMD分解,采用能量熵增量法确定重组辛几何分量(SGC)构成SGC矩阵。然后,利用LWOA对ELM的权值和阈值进行优化,提高ELM模型的预测效率,以LWOA-ELM为代理模型映射出待修正参数与SGC矩阵之间的关系。最后,以试验频响函数SGC矩阵与LWOA-ELM模型输出所得矩阵差值的F-范数最小为目标函数,结合LWOA求解待修正参数。算例分析表明,提出的方法用于有限元模型修正有较好的可行性和有效性。以SGC矩阵表征AFRF的修正方法,有较好的噪声鲁棒性;LWOA-ELM作为代理模型预测精度高,泛化能力强。     

锂盐添加剂对润滑油摩擦学性能和导电性的影响

采用MFT-R4000型往复摩擦磨损试验机测试四氟硼酸锂(Li BF4),双三氟甲烷基磺酰亚胺锂(Li NTf2)和六氟磷酸锂(Li PF6)这3种锂盐作为润滑油添加剂时对基础油的摩擦学性能的影响,利用OLS4000型三维形貌测量仪测量钢块的磨损体积,并利用扫描电子显微镜(SEM)观察钢块磨痕的表面形貌.采用DDSJ-308A型电导率测定仪测量不同锂盐含量下,润滑油的盐度和电导率的变化情况,阐述锂盐含量和润滑油电导率之间存在的关系.研究结果表明:锂盐能够降低润滑油的摩擦系数,增强其抗磨性,具有良好的摩擦学性能;同时锂盐的加入使基础油的导电性得到很大提高.     

基于实车试验数据的发动机油换油周期预测模型

车用发动机油的不合理更换导致我国润滑油消耗量不断升高，使用成本增加，并造成环境污染等问题. 本文中通过对7辆在常规城市工况条件下运行的民用轿车进行多个换油周期行车测试，定期采集润滑油样并应用PDSC方法检测试验油样的起始氧化温度，依据测试获得的312组试验数据样本，采用多重线性回归分析方法建立了润滑油起始氧化温度与车辆运行里程和运行时间之间的关系模型. 结果表明:现行换油周期偏于保守，换油时的润滑油的起始氧化温度值较高，仍具有优良的氧化安定性，属于过度更换. 因此，我国车用润滑油的换油周期有进一步提升的空间. 数据分析发现，所建立的模型简洁直观，具有较好的拟合性以及预测精度，可供车主在决定更换润滑油时进行简单、方便和直接的判断.      

硫化酯交换黑水虻油脂的制备及其摩擦学特性

为解决矿物润滑油带来的环境污染问题,开发1种高度可生物降解润滑油至关重要.以黑水虻油脂为原料通过酯交换反应和硫化反应制备了硫化酯交换黑水虻油(STBSO)润滑油添加剂.采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)对其结构进行了表征,考察了STBSO对基础油150N黏温性能、氧化安定性和抗腐蚀性能的影响.利用四球摩擦试验机和SRV摩擦磨损试验机研究了STBSO对基础油150N极压抗磨性能的影响,并与商用硫化植物脂肪酸酯添加剂RC2411进行了比较.采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱(EDAX)分析了钢球磨损表面形貌和元素组成,结合X射线光电子能谱(XPS)分析,探究了STBSO的抗磨机理.结果表明：STBSO作为润滑油添加剂可以有效提高基础油150N的黏温性能和氧化安定性,向基础油150N中添加质量分数为5%的STBSO后腐蚀等级为1b.当STBSO的质量分数为5%时,润滑油的抗磨性能较优.在相同的质量分数和载荷下,STBSO的摩擦学性能优于RC 2411.     

硅碳氢润滑油的空间长寿命润滑性能分析

为分析硅碳氢润滑油(SiCH)在真空边界润滑工况下的润滑特性，采用真空螺旋轨道摩擦试验机(SOT)测试了在1.5、1.75和2 GPa三种接触应力下润滑油的名义润滑寿命，利用真空往复摩擦试验机(SRV)测试了润滑油的往复滑动摩擦系数. 利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)及X射线光电子能谱仪(XPS)对磨斑表面进行显微形貌、元素组成及化学状态进行分析. 结果表明:硅碳氢润滑油的真空名义润滑寿命较高，达到1 936 r/μg(转/微克)，其往复滑动摩擦系数和磨斑直径较815Z全氟聚醚润滑油均较小，耐磨寿命较长，具有良好的真空边界润滑性能. 真空四球试验前后润滑油的红外透过率分析结果表明，润滑油在红外地球敏感器工作的14~16.25 μm波段透过率无明显变化. 在电机真空寿命验证试验中，采用硅碳氢润滑油润滑的扫描电机旋转次数最高已达6.04×108次. 润滑油的摩擦性能测试和电机寿命验证试验结果为处于边界润滑工况下的空间运动机构润滑失效提供了定量的判据，也为其他类似工况下的运动机构长寿命润滑设计提供试验依据.      

基于SQPSO优化DELM的踏面磨耗测量模型

针对难以建立轮轨磨耗的单一模型和无法对各种工况下车轮踏面磨耗进行定量计算的问题,提出一种基于SQPSO优化DELM的踏面磨耗测量方法(SQPSO-DELM). 首先将衍生特性引入到极限学习机中,提出一种衍生极限学习机模型(DELM). 然后引入序列二次规划(SQP)方法和量子粒子群优化(QPSO)算法,对DELM的参数进行优化. 通过SQPSO-DELM预测模型,对车辆动力学模型模拟不同试验参数下的车轮踏面最大磨耗量以及对现场列车踏面磨耗程度的实际测量值进行训练和预测. 结果表明:SQPSO-DELM预测模型的性能参数指标均优于LSSVM、ELM、PSO-ELM和QPSO-ELM,能较好地反映不同参数对车轮踏面磨耗值的影响规律.      

含氮杂环衍生物的磨损定量构效关系研究

以从头计算Hartree-Fock分子轨道法计算了苯并恶唑,苯并咪唑,苯并噻唑,二氢噻唑以及哌嗪五种母核的36种含氮杂环衍生物的量子化学结构参数.依据摩擦学定量构效关系理论,采用多元线性回归法对这些化合物进行了磨损定量构效关系研究,建立了合理的预测模型.结果表明:含氮杂环衍生物作为润滑油添加剂的抗磨能力与化合物的偶极矩和总能量相关性较好,并对母核性质具有较强的依赖性.所得模型具有较好的预测能力,可用于指导新型润滑油添加剂分子的设计及合成.     

含纳米添加剂的润滑体系在摩擦过程中的接触电阻研究

采用UMT-2型微摩擦磨损试验机考察了4种纳米颗粒LaF3、Ag、SiO2 及Al2O3作为润滑油添加剂在摩擦过程中的接触电阻随时间变化的情况,并由此监测摩擦副表面的成膜状况;采用X射线光电子能谱仪分析4种纳米添加剂润滑下磨损表面典型元素的化学状态,并结合接触电阻测试结果分析纳米油润滑添加剂的润滑机理.结果表明:接触电阻测试能够适时监测添加剂在摩擦副表面的成膜过程,4种纳米润滑油添加剂在边界润滑条件下均能够在磨损表面沉积成膜,其在试验过程中的化学状态没有发生变化,但4种纳米润滑油添加剂在摩擦过程中的成膜性能不同,Ag和LaF3在摩擦过程中的沉积速率、沉积膜厚度及其在摩擦副表面的结合强度优于SiO2和Al2O3.     

一种油溶性季铵盐离子液体作为PAO基础油添加剂的摩擦学研究

合成了新型季铵盐磷酸酯油溶性离子液体(N₈₈₈₁₆P₄),采用热重分析仪(TGA)分析其热稳定性. 采用SRV-V微动摩擦磨损试验机和Bruker-NPFLEX表面非接触光学三维轮廓仪考察该离子液体作为聚α-烯烃(PAO 10)基础油减摩抗磨添加剂及其与商业添加剂二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)复配后的摩擦学性能. 结果表明:N₈₈₈₁₆P₄具有优异的油溶性能,与ZDDP具有良好的配伍性. 在室温和高温(100 ℃)条件下,N₈₈₈₁₆P₄均可显著改善PAO 10的减摩抗磨性能. 相较于与ZDDP复配,N₈₈₈₁₆P₄ 单独作为PAO 10添加剂表现出更优异的减摩抗磨性能. 铜片腐蚀试验结果表明,N₈₈₈₁₆P₄几乎没有腐蚀性,且与ZDDP复配后能够明显抑制ZDDP的腐蚀. 利用扫描电子显微镜(SEM)对磨斑表面形貌进行进一步分析,同时结合能谱仪(EDS)和X射线光电子能谱仪(XPS)对磨斑表面主要化学元素进行分析,证明N₈₈₈₁₆P₄能够与金属基底发生复杂的摩擦化学反应,由于其在摩擦副表面形成了含N和P元素的化学反应膜,从而起到优异的减摩抗磨作用.      

石墨烯作为添加剂在两种成品润滑油中的应用可行性研究

为探索石墨烯对成品润滑油中原有添加剂体系的影响,判断其作为添加剂的应用可行性,本文中采用多层石墨烯与两种成品润滑油制备了石墨烯分散液. 利用MS-10A型四球摩擦试验机与TE77长行程高频往复摩擦试验机测试了不同接触方式下石墨烯分散液的摩擦学性能;采用紫外分光光度计、旋转氧弹试验仪、高压差示扫描量热仪和成焦板试验仪等仪器对体系的分散稳定性与理化性能进行评价. 试验结果显示:石墨烯在润滑油中无法保持长时间的分散稳定性,且对成品润滑油的各项应用指标无明显的提高作用,某些条件下甚至降低了油品的原有性能. 分析表明:石墨烯的加入干扰了原有体系的平衡性和稳定性,无法与成品润滑油的添加剂体系发挥良好的协同作用,同时,石墨烯的规模化制备成本远高于常用润滑添加剂,因此结合上述研究结果可知,石墨烯材料目前尚不具备作为成品润滑油添加剂的可行性,其存在的诸多问题还需进行深入研究.      

硫代钼酸镍的热稳定性及其摩擦学性能研究

采用X射线衍射和电子探针鉴定了硫代钼酸镍的结构及其经不同温度加热或高温摩擦磨损试验后磨损表面产物的结构和成分,用热重法对其热稳定性进行了评价。在四球摩擦磨损试验机和硝-盘式高温摩擦磨损试验机上考察了其作为油品剂及固体润滑剂的摩擦学特性,探讨了其作为固体润滑剂在升温过程中可能发生的化学变化及其对润滑性能的影响。结果表明：硫代钼酸镍的氮气流中表现出较好的热稳定性。在空气中于350℃左右开始变化氮化分解;其高温氮化分解产物MoO3和MoS2具有明显的减摩作用,因此硫代钼酸镍可用作室温到高温（20～800℃）下的固体润滑剂。     

油溶性烷氧基硼酸钠的制备及其抗磨减摩性能研究

合成了油溶性烷氧基硼酸钠,用红外光谱（IR）和等离子体原子吸收光谱（ICP）表征其结构与组成,在四球及环块摩擦磨损试验机上考察了其摩擦学性能,采用扫描电子显微镜（SEM）及光电子能谱仪（XPS）观察分析磨斑表面成分。结果发现：所合成的油溶性含硼和钠的化合物在磨斑表面形成由FeB,Fe2B和沉积物等组成的抗磨减摩膜,从而显著改善油品的抗磨减摩性能。     

可聚合添加剂和极压添加剂对矿物油极压抗磨和抗疲劳性能的影响

选用重极压齿轮油和二聚酸 /司本 - 80添加剂制备了多种不同配比的油样 ,进行了疲劳和胶合试验 ,同时分析了磨损表面形貌和抗磨机理 .结果表明 :聚合添加剂的耐疲劳性能较好 ,其与极压添加剂经合理复配可以更好地提高油样的耐疲劳及抗胶合综合性能 .这是两类添加剂协同作用的结果     

醇和羧酸添加剂对菜籽油抗磨与极压性能的影响

在四球摩擦磨损试验机上考察了醇－菜籽油及羧酸－菜籽油对钢－钢摩擦副抗磨与极压性能的影响,并分析了其润滑机制。结果表明,醇不能改善菜籽油的抗磨性能及承载能力,羧酸能明显改善菜籽油的抗磨性能,但却降低其承载能力,这与菜籽油本身的特性及三者的极性强弱有关。钢球磨损表面ＸＰＳ分析表明：２种润滑剂体系在摩擦过程中均形成了复杂的表面保护膜。２种润滑剂体系在钢球表面形成的保护膜的特性不同,这决定了它们个有不同的     

润滑剂中微纳米润滑材料的研究现状

随着纳米技术的发展,微纳米润滑材料在润滑剂中已得到广泛的应用。本文对润滑剂中微纳米润滑材料进行分类,通过分析润滑剂承载能力变化,对偶件磨损表面的修复情况,评价了不同类型微纳米润滑材料的摩擦学性能,总结了微纳米润滑材料在润滑剂中的特点,并根据微纳米润滑材料自身的理化性能,提出主要的减摩、抗磨和自修复机理,即光滑或超光滑表面滚动摩擦作用机理、沉积膜机理、嵌入渗透层/摩擦化学反应膜机理。最后,提出了微纳米润滑材料应用于润滑剂中存在问题的和今后关于该研究发展的一些建议。     

几种油性剂和极压抗磨剂对T8钢/Al2O3摩擦磨损性能的影响

采用Falex型摩擦磨损试验机考察了T8钢／Al2O3陶瓷摩擦副在3种油性剂(T405、T406和T451)与3种极压抗磨剂(T309、T306、T321)作用下的摩擦学性能；用扫描电子显微镜观察试销表面磨损状态；用俄歇电子能谱仪分析了摩擦表面元素化学成分。结果表明：3种油性剂都可以不同程度地改善摩擦副的摩擦磨损性能，其中尤以T405作用效果最佳；3种极压抗磨剂均具有较好的减磨抗磨性能，其中T309的抗磨性能最为突出，T321与T306可以明显降低摩擦系数，相比之下两者磨损率较大；俄歇电子能谱分析揭示在T309作用下，由于摩擦化学反应在T8钢试销磨损表面形成了含S、P物质层；油性剂作用下摩擦副的磨损形式主要为磨料磨损，而T309作用下磨损形式主要为磨料磨损与摩擦化学(腐蚀)磨损。     

脂肪酰基胱氨酸在矿物润滑油中的生物降解及摩擦学性能

本文通过生物降解和摩擦学试验研究了脂肪酰基胱氨酸对石蜡矿物润滑油生物降解和摩擦学性能的影响,通过观察石蜡油降解过程中微生物菌体形态变化分析了添加剂促进润滑油生物降解的机理.结果表明:脂肪酰基胱氨酸能显著地提高石蜡基础油的生物降解性能,有效提高基础油的承载能力和减摩抗磨性能.试验菌种B1502在不含添加剂的石蜡油培养液中12 h即有芽孢形成,48 h菌体全部转变为芽孢;在含添加剂的石蜡油培养液中,试验菌种168 h始终保持营养体的形态,未观察到芽孢形成.添加剂促进石蜡油生物降解的作用机理是为降解润滑油的微生物提供前期生长所需的营养成分以维持其旺盛的生长状态,使中后期石蜡油分解代谢相关酶的表达水平或活性增加,起到促进石蜡油生物降解的作用.