轴向磁悬浮轴承的力学特性分析

介绍了五自由度电磁轴承系统中轴向磁悬浮轴承的各种可能受力情况,及其位移传感器的安装位置在分析上述情况时的作用;同时讨论了轴向磁悬浮轴承对径向轴承的影响,分析了一般情况下径向位移传感器的安装位置对轴向和径向轴承间静态和动态力耦合以及系统稳定性的影响。分析结果表明位移传感器的安装位置对电磁轴承系统的稳定性分析有着重要的影响,也是分析设计此类轴承必须考虑的因素之一。     

用于高温重载的碳轴承

一、前言 碳轴承具有自润滑性、抗化学性、耐高温性、尺寸稳定性和高承载能力等优点,因而可简化轴承系统的设计。这种轴承可用于一般轴承难以胜任的许多场合。碳轴承的性能还在不断改善,现已有含各种添加剂、浸渍剂和使碳自身发生化学转变等多种新的品种。采用碳轴承,由于不要供油系统、油封或脂封和定期润滑,还可减轻设备重量、缩小设备体积,所以在经济上对制造厂家或用户都是有利的。碳轴承原材料价格便宜,来源充足,尽管这类轴承的加工费用约占轴承总成本的90％,但选用碳轴承仍比其它轴承要便宜些。     

第四届全国气体润滑技术交流会召开

由中国机械工程学会摩擦学学会气体润滑专业委员会主持、航空航天部609所筹办的第四届全国气体润滑技术交流会于1988年11月28日～12月4日在湖北襄樊召开。会上交流了40余篇学术论文,主要内容有:气体静压轴承各种特性的理论分析和计算方法;各种形式的空气静压轴承的应用研究和研制,新型气体动压轴承,如悬臂型弹性薄片     

四列短圆柱滚子轴承接触压力三维分布的测试研究

多列滚动轴承接触压力三维分布的解析与实验研究在轴承行业领域是急待解决的课题,对轴承的结构设计与寿命预测具有重要意义.作者用针销法和多通道同时测定动态测试装置测出了四列短圆柱滚子轴承接触压力三维分布,为多列滚动轴承接触压力三维分布的实测提供了新方法,还为验证各种数值解析法及其程序的可行性给出判据.     

复合表面径向滑动轴承的概念和性能预报

近年来的研究发现固液界面的滑移可以减小表面摩擦,但也会造成流体动力效应下降甚至消失.本文提出了复合表面滑动轴承的概念,轴套表面由具有不同吸附和滑移特性的复合表面组成,发现复合表面轴承比普通轴承有许多优点.通过改变轴套表面的滑移特性可以改变和优化轴承的各种性能,例如摩擦系数、承载力、润滑剂流量、承载角等.数值解表明,在轴承高压区改变轴套表面滑移特性,轴承的整体性能会有大幅度提高.例如,本文给出的初步优化设计方案使得摩擦系数降低50%以上,同时承载力可提高20%,并且承载角可以降低33%.本文提出的设计理念不但可用于设计出具有更优异特性的径向滑动轴承,而且可以设计出具有复合表面的轴向滑动轴承或滑块轴承.复合表面滑动轴承在降低轴承摩擦、提高承载能力方面有很大的空间可以探索.     

计算机磁头／磁盘超薄气膜润滑压强的算子分裂算法

以任意拉森数的超薄气体润滑方程为基础，采用算子分裂法和非结构三角网格的有限元法计算Ω型磁头的空气轴承气垫面(ABS)气膜压强分布、气浮力和纵倾力矩；在分析比较流量系数的各种算法的基础上，确定采用多项式拟合数据库计算流量系数．计算结果表明：采用算子分裂法可以有效克服在高轴承数时的数值不稳定性，消除数值振荡；在小轴承数时，气浮力随轴承数增加而增大，当轴承数增大到某一数值后，气浮力趋近某一稳定值，此时气膜压强分布与磁头造型基本一致；气膜的纵倾力矩在轴承数的某一临界值附近出现最大值．     

10SH-6型水泵使用二硫化钼润滑剂的经济效果

过去,我厂水泵大都采用各种牌号不一的润滑脂进行润滑,轴承使用寿命短。主要原因是润滑不良,造成相对运动表面的烧损,轴承损坏。改用本溪润滑材料厂生产的三号二硫化钼锂基脂后,轴承的使用寿命延长了约三分之一,而且,近三年来再未出现由于润滑不良而造成轴承烧坏的事故。从164天(3150小时)的运行记录数据(表1)表明,使用二硫化钼锂基脂后,电流值明显下降,出水压力经一千多小时运行后有所提高,这就说明水泵的实际使用效率有所提高。     

国产塑料-金属三层复合自润滑材料的性能及其应用

塑料-金属三层复合自润滑材料综合了金属和塑料的优点而具有机械强度高、摩擦系数低、耐熟性好、热膨胀系数小、导热性优良、使用温度范围宽等特性。作者综合地介绍了材料的各种性能及其推广试用的概况。聚四氟乙烯-钢背三层材料(即DU类材料)在齿轮泵轴承、机床导轨板、齿轮箱油泵齿轮止推片等方面;聚甲醛-钢背三层材料(即DX类材料)在汽车的转向节主销轴承套和十字轴万向节轴承,冷轧带钢机轴承、水轮机导水叶轴套等方面的实际使用中均取得了明显的技术和经济效益。 作者认为,如果进一步提高材料的尺寸精度和性能重复性,它们的推广速度将会加快,应用范围将会迅速扩大。     

加工误差对陀螺电机用动压气体轴承刚度的影响

为了进一步提高精密H型动压气体轴承的刚度性能,着重分析了轴承加工误差对轴承刚度的影响。首先,通过在轴承内部交界处引入压力和流量连续方程,建立可考虑径向、止推轴承相互作用的H型动压气体轴承模型;然后,采用有限单元法进行求解以得到轴承压力分布及刚度等特性;最后,在对模型和计算结果进行实验验证后,对不同加工误差下的轴承刚度进行了研究。分析结果显示,加工误差对轴承刚度影响由强到弱的顺序为轴承间隙、止推板平面度、径向轴承锥度、圆度和止推板垂直度误差,0.2μm的轴承间隙加工误差可使轴承刚度降低20%～25%,而垂直度误差对轴承刚度的影响不大。研究结果为H型动压气体轴承的结构设计和性能提高提供了有益的参考。     

可倾瓦轴承支承的转子系统稳定性研究

对一些由可倾瓦轴承支承的典型转子系统的稳定性研究结果表明:即使在理想工况下,经典理论关于“可倾瓦轴承——转子系统是本质稳定的”结论也是不正确的。在这类系统中同样存在着和固定瓦轴承——转子系统一样的不稳定性问题。本文还进一步讨论了各种参数对系统稳定性的影响(如瓦块惯性J.预负荷系数V.支点系数,外交叉刚度和外阻尼等)。无疑,这些讨论将有助于对工程中此类系统时而发生油膜振荡的根本原因的认识。最后,文中还给出了这类系统的失稳转速计算公式。     

含浸凝胶自润滑轴承材料的制备及性能研究

利用新型凝胶润滑剂替代传统的润滑油或脂灌入铁基和聚酰亚胺多孔轴承材料中获得一种新型自润滑轴承材料,并研究制备工艺、储油性能和润滑性能. 在摩擦热的作用下,凝胶润滑剂由半固态转变为液体,从轴承材料的孔隙中渗出,实现自润滑. 而且,凝胶在液态下大大提高基础油的黏度,减少高速运转时轴承的甩油问题;摩擦结束后,凝胶润滑剂又能再次冷凝并储存在含油轴承材料的微孔中,从而减少油的泄露或挥发,提高其储油能力. 因此,这种新型含浸凝胶的自润滑复合材料有望用于含油保持架/轴承.      

温度对Cu-12.5Ni-5Sn-石墨自润滑复合材料摩擦学性能的影响

采用粉末冶金方法制备出了Cu-12.5Ni-5Sn-石墨自润滑复合材料，通过改变石墨的含量来研究该复合材料的力学性能和在不同摩擦试验温度下的摩擦磨损性能，采用SEM和Raman分析磨损表面，进而讨论复合材料的摩擦、磨损和润滑机制. 结果表明:复合材料的硬度和屈服强度随着石墨含量的增加而逐渐降低；温度对不同石墨含量的复合材料的摩擦磨损性能有显著的影响，在室温下，石墨质量分数为1%和3%的石墨复合材料的摩擦系数和磨损率明显小于5%石墨复合材料；在300 ℃下，石墨质量分数为3%时，复合材料的摩擦磨损性能最好；在500 ℃下，石墨质量分数为5%的石墨复合材料的摩擦磨损性能最好. 在室温下，复合材料具有较好自润滑性的主要原因是形成了几乎光滑连续的石墨润滑膜. 在300和500 ℃下，由金属氧化物和石墨组成的混合物润滑膜是复合材料保持自润滑性的主要原因.      

青铜—石墨系含油自润滑复合材料的研究与应用

作者在青铜-石墨系材料中添加适量的锡、二硫化钼等,研制出几种含油自润滑复合材料。试验结果表明,这些材料的机械强度和摩擦磨损性能比青铜-石墨系材料的均有不同程度的提高,且其含油率和几种典型的物理机械性能都达到或超过了国内外同类材料的水平。文章还举例说明了青铜-石墨系含油自润滑复合材料实用范围的广泛性。     

镍合金基自润滑复合材料的研究

作者根据发动机配气阀座在高温、高压、高速等苛刻条件下使用的技术要求,以摩擦学原理为指导进行配料,利用粉末冶金热压成型工艺制备出含银和石墨的镍合金基自润滑复合材料,并由该材料制作配气阀座实现其自润滑。研究结果表明,所研制的3种镍合金基自润滑复合材料都可顺利通过一个全程430秒的马力试验而毫无开裂,其中镍合金:银:石墨—70:15:15②材料具有机械强度高、摩擦系数低、耐磨性好、组织均匀、性能稳定、重现性好、易机加工和成品率高等优点,可连续运行3个全程以上,与其对摩的TZM合金阀体也可运行3个全程以上,它们的总磨损量均在机加工公差范围内。本文报道的是一项开创性的工作,在高温耐磨自润滑材料的研制方面开辟了一条新的技术途径,具有明显的技术和经济效益。     

锡青铜基自润滑材料的摩擦学特性研究

采用粉末冶金自由烧结工艺制备出锡青铜基自润滑复合材料,对该类复合材料的力学性能与摩擦磨损特性进行了研究,从固体润滑剂角度就其室温与450℃自润滑机理进行了分析与探讨。研究结果表明,该类材料在室温至450℃温度范围内具有良好的机械性能与磨擦磨损特性。XRD分析结果显示：在室温下磨损表面形成的含石墨、Pb和SnO2的复合膜是其具有润滑性能的主要原因;在高温下则由石墨、Pb2O3和CuO组成的复合膜起主要润滑作用。     

混合澄清槽搅拌装置滑动轴承设计及磨损性能研究

针对混合澄清槽搅拌装置运行工况的特殊要求,以改善其滑动轴承使用性能及寿命为目标,选用和研制WC-VC-Ni-Cr-Mo金属陶瓷复合材料(WN20)和铁-镍-铬-石墨-二硫化钼自润滑复合材料(FC13). 考察了复合材料的微观组织、力学和摩擦学性能,结果表明WN20金属陶瓷复合材料具有优异的力学性能,FC13金属基自润滑复合材料在干摩擦状态下具有良好的自润滑和抗磨损性能,是滑动轴承组件摩擦副轴瓦的合适材料. 根据固体润滑滑动轴承的设计原则,设计滑动轴承组件结构及相应的润滑方式. 采用C13金属基自润滑复合材料制造轴瓦,并通过嵌入特种润滑剂的方式进行辅助润滑,与WN20金属陶瓷轴组成摩擦副时,滑动轴承组件表现出优异的摩擦磨损性能,经过250 h摩擦试验,摩擦系数和轴瓦温度无显著变化,摩擦系数为0.08,轴瓦径向磨损量为3.8 μm,均满足混合澄清槽搅拌装置的使用要求.      

三维双连续铜/石墨自润滑复合材料的构筑及其摩擦磨损性能研究

以聚氨酯海绵为三维连续网络结构模板,采用浸渍法在聚氨酯海绵骨架表面均匀涂敷石墨浆料构筑具有三维连续网络结构的石墨骨架,然后在石墨骨架中填充铜合金粉,经排胶-热压烧结工艺制备石墨相和金属铜呈三维双连续复合型结构的铜/石墨自润滑复合材料. 研究考察了三维双连续复合结构对材料承载能力和抗冲击破坏能力的影响,并探究了材料在重载作用下的摩擦磨损行为. 结果表明:通过三维双连续结构设计,能够有效改变石墨相的富集状态和分布形式,并借助连续金属铜基体的高承载作用,显著提升材料在重载作用下的减摩抗磨性能. 在180 N载荷下与轴承钢相对摩擦时,块体663铜合金和均相铜/石墨复合材料均出现急剧磨损并与摩擦配副发生“卡咬”现象,其中块体663铜合金与配副由于“卡咬”严重而停止试验,均相铜/石墨复合材料的磨痕深度达1.38 mm. 然而,具有三维双连续结构的铜/石墨复合材料的摩擦系数可保持约在0.12左右,磨痕深度为0.16 mm,展现出优异的长时间耐磨损性能,磨损率约为5.3×10?6 mm3/(N?m). 同时,该结构设计能够大幅减少石墨相与金属铜间的弱界面数量,并有效利用连续石墨相对裂纹传播路径的“歧化”引导和金属铜对扩展裂纹的钝化作用,使复合材料在保持铜合金高承载的同时显著提升材料的抗冲击破坏能力. 具有三维双连续结构的铜/石墨复合材料的抗弯强度可与块体663铜合金比拟,高达372±38 MPa,是均相铜/石墨复合材料抗弯强度的2.0倍左右. 此外,具有三维双连续结构的铜/石墨复合材料还具有更加优异的抗外载冲击破坏能力,其冲击韧性高达32.8±3.1 J/cm2,比均相铜/石墨复合材料的冲击韧性提高了11.1倍,甚至比块体663铜合金的冲击韧性高出2.2倍.      

规则多孔铜基自润滑材料的干摩擦磨损性能

采用液态金属浸渗法制备了以规则多孔铜为基体,纯铅为润滑相的新型自润滑材料,利用MMU-5G高温端面摩擦磨损试验机测试了新型自润滑材料在不同载荷下的摩擦系数与磨损率,并借助SEM、EDS、XRD等表征手段分析了新型自润滑材料试样在不同载荷下的摩擦磨损机理.结果表明:新型自润滑材料的整体摩擦磨损性能优于同等铅含量的铸造铜铅合金;新型自润滑材料在载荷大于200 N时,摩擦系数小于0.08,磨损率仅为铸造铜铅合金的1/10～1/5;增大铅含量,能够进一步降低摩擦系数;随着试验载荷的增加,磨损机制从磨粒磨损转变为塑性变形和粘附作用.     

一种自润滑陶瓷摩擦磨损性能的研究

采用热压成型工艺制备了Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷材料,测试了其机械性能,并在MRH-3型摩擦磨损试验机上研究了其在室温下的摩擦磨损性能,利用扫描电子显微镜观察分析了磨损表面形貌,进而研究了其摩擦磨损机理.结果表明:当CaF2含量为10%时,Al2O3/TiC/CaF2材料具有较好的力学性能;Al2O3/TiC/CaF2材料的摩擦系数随CaF2含量、载荷和速度的增加而降低;Al2O3/TiC/CaF2材料在高速摩擦条件下能够在磨损表面形成一层固体润滑膜,正是由于这层膜的存在使得其在高速、高载荷下具有较低的摩擦系数,而低速下其磨损机理主要是磨粒磨损,很难形成较完整的润滑膜,由于机械应力和热应力的共同作用,自润滑膜在反复摩擦下产生裂纹,从而导致其破坏.     

等温淬火球墨铸铁的滚动接触磨损性能研究

将2种等温淬火球墨铸铁(Austempered Ductile Iron, ADI)和合金钢车轮材料分别与合金钢钢轨材料匹配,研究各摩擦副的滚动接触磨损性能.结果表明:与合金钢车轮材料相比,2种ADI材料的磨损性能均有大幅度的改善.硬度低、石墨球直径小且密度大的ADI材料自润滑效果好,相对应的摩擦副抗磨损性能最好;硬度高、石墨球直径大且密度小的ADI材料自润滑效果较差,相对应的摩擦副抗磨损性能居中;合金钢车轮材料不具备自润滑能力,相对应的摩擦副抗磨损性能最差.