真空中GCr15钢球／CVD Cr7C3镀层钢盘摩擦副摩擦振动的研究

作者在对GCr15钢球/CVDCr_7C_3镀层钢盘摩擦副于大气中滑动干摩擦引起的摩擦振动进行考察分析的基础上,本文又对这种摩擦副在真空(6.67×10~(-3)Pa)中的摩擦振动特性进行了试验研究。试件系统为低刚度和小阻尼的弹性系统。试验信号由微机采集、处理并进行频谱分析。结果表明,真空中摩擦力振动的类型呈准谐波周期性自持振动,其与正压力及拖动速度无关,振动频率接近于系统在水平方向上的固有频率;摩擦副运动的平稳性与平均滑动摩擦系数接近反比例关系;真空中摩擦力的粘着分量是使摩擦振动加剧的主要原因;钢球的磨损体积与摩擦振动特性无关。     

摩擦力和摩擦振动的分形行为研究

在不同的摩擦磨损试验机上提取了摩擦磨损过程中摩擦力和摩擦振动的时间序列信号,采用关联维数方法研究了摩擦力和摩擦振动的分形行为．结果表明：摩擦力和摩擦振动信号具有分形特征;随着摩擦磨损过程的进行,信号分形维数的变化出现规律性的递增或递减;对于“收敛”或磨合磨损过程,不同阶段摩擦信号的分形维数趋于增大;对于“发散”的摩擦磨损过程,不同阶段的摩擦信号的关联维数趋于减小．摩擦力和摩擦振动的分形维数的变化规律同摩擦磨损过程中表面形貌分形维数的变化规律相似。     

GCr15钢球／Cr7C3涂层盘摩擦副在大气与真空中摩擦学性能的比较

本文比较了Cr_7C_3硬质涂层盘与钢球组成的滑动摩擦副在真空和大气中的干摩擦磨损特性,发现在真空中的平均滑动摩擦系数μ和钢球体积磨损率△W都比在大气中的低;对于动态滑动摩擦系数μ,存在一个临界滑动距离Sc,当滑动距离S小于这一距离时,μ_(真空)>μ_(大气),而当S超过这一距离时,则μ_(真空)<μ_(大气)。通过磨痕形貌扫描电子显微镜观测和微区X-射线能谱成分分析,发现由于真空中的粘着作用和摩擦热效应都明显增强,涂层中的Cr原子更容易向钢磨损表面转移并形成(Fe,Cr)碳化物膜,因而使μ和△W均下降。文章还讨论了转移膜的形成速率与载荷及滑动速度的关系,以及转移膜与摩擦振动的关系等。     

一对钢—钢摩擦副摩擦磨损的原位动态研究

摩擦磨损的扫描电子显微镜原位动态研究,可以跟踪观察磨屑形成和磨痕演变的全过程,以及材料表面在摩擦磨损中变化的真实情况。     

氮气气氛条件下钢/铜摩擦副的摩擦磨损特性研究

利用MMS-1G型销-盘式高温高速摩擦磨损试验机研究了氮气气氛条件下CrNiMo钢/H96黄铜配副的摩擦磨损特性,利用扫描电子显微镜观察磨损表面形貌,采用能谱仪分析磨损表面及其磨屑的主要元素成分,并分析其磨损机理.结果表明:在氮气气氛条件下,摩擦系数随滑动速度和载荷(pv值)增加而减小;磨损率随pv值增加而增大;在逐步增加pv值的过程中,其磨损机制由粘着磨损转变为磨粒磨损和粘着磨损共同作用.     

45#钢/GCr15钢摩擦副的滚动磨损特性研究

通过对液压式试验台夹具进行改造 ,研制了往复滚动试验装置 ,以实现对运动位移和表面摩擦力的精确控制 .利用该装置考察了表面摩擦力变化对 45 #钢 / GCr15钢摩擦副滚动磨损特性的影响 .结果表明 :随着表面摩擦力的增加 ,钢的滚动磨损明显加剧 ,磨损机制亦发生变化 .     

45^#钢／GCr15钢摩擦副的滚动磨损特性研究

通过对液压试验台夹具进行改造,研制了往复滚动试验装置,以实现对运动位移和表面摩擦力的精确控制。利用该装置考察了表面摩擦力变化对45^#钢／GCr15钢摩擦副滚动磨损特性的影响。结果表明：随着表面摩擦力的增加,钢的滚动磨损明显加剧,磨损机制亦发生变化。     

激光表面织构化对GCr15钢摩擦磨损性能的影响

本文利用Nd:YAG固体脉冲激光对GCr15钢样品表面进行了微坑织构化处理,考察了激光表面织构参数对其摩擦性能的影响,同时通过扫描电镜等对磨斑表面进行了分析.结果表明:与光滑面试样相比,经织构化处理的样品表面在干摩擦条件下虽然摩擦系数较高,但表现出了较好的抗磨性能;在贫油润滑条件下,织构面的摩擦系数与磨损均明显小于光滑面;在低载低速下较小孔径织构面摩擦系数较小,随着速度及载荷的增大,较大孔径织构面表现出更好的摩擦学性能.采用Stribeck曲线探讨了织构化表面与光滑面在贫油润滑下的润滑机理,结果表明织构面在试验条件下均保持油膜流体润滑状态.     

摩擦热对UHMWPE/钢摩擦副摩擦性能的影响

通过控制销盘试验中的散热条件测定了摩擦热对UHMWPE/钢摩擦副摩擦性能的影响;利用统计学相关系数理论对摩擦系数和表层温度的相关性进行定量比较,发现不良散热条件使其相关系数显著增大;根据Taylor Hobson轮廓仪测量试样表面形貌三维初始表面高度,尝试用元胞自动机方法进行了摩擦表面温度分布模拟计算,并结合磨损表面形貌分析探讨摩擦热对UHMWPE磨损机理的影响.结果表明:摩擦系统的热传导条件严重影响UHMWPE的摩擦性能;摩擦热效应使得局部接触表面温度超过熔点,摩擦热的积累效应使UHMWPE的磨损机理由粘着磨损变为熔融剪切磨损;在聚合物材料的摩擦试验及应用研究中必须考虑摩擦热的影响.     

GCr15轴承钢摩擦副的表面胶合失效研究

表面胶合失效是高速重载条件下滑动摩擦副的重要失效形式,尽管人们已对其进行了不少研究,然而不仅由于机理复杂,至今尚无公认的合理计算方法,而且由于试验条件和试验过程不同,有些试验结果是相互矛盾的。在影响表面胶合失效的诸多因素中,表面粗糙度和相对滑动速度都非常重要,因此,利用改装的ＭＨＫ５００型环。块磨损试验机在纯矿物油润滑下对ＧＣｒ１５轴承钢同材质摩擦副的表面胶合失效进行了试验研究,集中考察了表面粗糙度和相对滑动速度的影响,结果表明,摩擦副的抗胶合能力是随着相对滑动速度的提高而下降;摩擦副的表面粗糙度存在一个最佳值,其在此粗糙度下的抗胶合能力最强,而当提高或降低表面粗糙度时,摩擦副的抗胶合能力都下降。根据所获试验结果对文献报道的几种表面胶合失效理论模型的适用性作了详细分析,发现这些都不能解释本试验中所发生的各种胶合失效现象。因此,按照“发生塑性变形的微凸体之密度高到足以连成大片时就可能发生表面胶合失效”的设想,提出了一种新的表面胶合失效模型─—表面宏观塑变模型,认为表面胶合失效是摩擦副表面发生宏观塑性变形的结果．     

表面粗糙度对摩擦尖叫噪声特性的影响

采用不同结构刚度的测量装置,对光滑表面和喷砂处理表面进行滑动摩擦噪声对比试验,研究不同粗糙度表面在不同试验装置上的摩擦尖叫噪声特性及其对摩擦尖叫噪声的影响和作用机理.结果表明:摩擦表面粗糙度和磨损情况对摩擦尖叫噪声的产生及演变具有重要的影响,表面粗糙度越大的喷砂处理表面能更明显地抑制界面摩擦尖叫噪声的产生.本试验条件下,磨屑堆积和黏着剥落等磨损特征对应的黏着撕裂作用更易引起摩擦力高频成分的产生并导致较高强度的尖叫噪声,而喷砂处理的粗糙表面能减轻这些界面因素的形成,削弱摩擦力高频成分,抑制摩擦尖叫噪声的产生.     

Approximate analytical solution of the self-excited vibration of piecewise-smooth systems induced by dry friction —The vibration mechanism of the Chinese cultural relic Dragon Washbasin

Based on our previous work, a mathematical model of piecewise-smooth systems is established by means of phase-plane orbit analysis, and it is then used to study the intersting phenomena of Chinese cultural relic Dragon Washbasin. The mechanism of nonlinear damping is analyzed; the approximate analytical solution of self-excited vibration of piecewise-smooth nonlinear systems induced by dry friction is derived by means of KB Method, the results of which agree well with that of the numerical solution. Therefore, the method presented in this paper is proved to be very efficient in analyzing the self-excited vibration of piecewise-smooth systems induced by dry friction.     

Self-excited vibration caused by dry friction between two elastic structures

Based on our previous work^[1], self-excited vibration of a multi-degree-of-freedom system caused by dry friction between two elastic structures is investigated using the Chinese cultural relic dragon washbasin as an example. Some new characteristics of the self-excited vibration in this kind of system are found. The conditions under which self-excited vibration occurs at low-order or high-order modes are discussed. Effects of changes in parameters of the system on the self-excited vibration are analyzed. The vibration mechanism of the water droplets spurting phenomenon of the Chinese cultural relic dragon washbasin is further explained. This investigation presents a new idea for modeling the self-excited vibration caused by dry friction interaction between two elastic structures. The project supported by the National Natural Science Foundation of China     

机械系统摩擦动力学研究进展

摩擦环节对机械系统动力学行为有重要、甚至可能是关键的影响. 深入研究摩擦及摩擦动力学特点,对于解决机械系统中摩擦带来的不利影响, 发挥其有利作用, 是非常重要的. 本文介绍和评述了机械系统摩擦动力学的研究进展, 包括常用的摩擦模型及其特性, 摩擦系统自激振动、强迫振动和摩擦振动控制等. 除理论研究方法之外, 重点讨论了制动噪声振动、摩擦耗能和多领域摩擦振动控制等摩擦动力学的应用研究.     

多自由度分段光滑非线性系统的近似解——-中华文物龙洗的自激振动

建立了由干摩擦引起的两个弹性体之间自激振动的数学模型. 利用平均法求出了由干摩擦引起的多自由度分段光滑非线性动力系统的近似解析解,分析了搓动速度、振动频率与振幅的关系曲线,相位角与搓动速度的关系曲线,分析结果与数值解基本吻合.为研究多自由度分段光滑非线性系统提供了一种有效的近似解析分析方法.     

多自由度分段光滑非线性系统的近似解——中华文物龙洗的自激振动

建立了由于摩擦引起的两个弹性体之间自激振动的数学模型.利用平均法求出了由干摩擦引起的多自由度分段光滑非线性动力系统的近似解析解,分析了搓动速度、振动频率与振幅的关系曲线,相位角与搓动速度的关系曲线,分析结果与数值解基本吻合.为研究多自由度分段光滑非线性系统提供了一种有效的近似解析分析方法.     

High-order self-excited vibration induced by dry friction between two elastic structures —Vibration mechanism of the Chinese culture relic dragon washbasin

Combining theoretical and experimental modal analyses on selfexcited vibration induced by dry friction between two elastic structures, we can explain the high-order sell-excited vibration phenomenon in which water droplets spurt from fourteen or twelve areas of the Chinese culture relic dragon washbasin when it is rubbed with hands, and clarify the mechanism of the singular high-order selfexcited vibration. The experimental modes and the practical measured results are presented for a special dragon washbasin. The theoretical results agree well with the experimental ones. The project supported by the National Natural Science Foundation of China (19872003)     

沟槽型织构化表面摩擦噪声特性试验研究

用电火花加工方法在制动盘蠕墨铸铁材料表面加工出不同沟槽宽度和间距的沟槽型表面织构,在自行研制的新型摩擦噪声试验装置上,采用球-平面接触方式,选取直径10 mm的GCr15球为对摩副,对沟槽型织构表面和光滑表面进行摩擦噪声对比试验,研究沟槽型织构对摩擦噪声的影响.结果表明:本试验条件下沟槽型表面织构的尺寸及分布对摩擦噪声具有重要影响,一定尺寸及分布的织构表面可明显降低摩擦噪声.本试验条件下的摩擦噪声产生主要归因于接触表面的不平顺、磨屑层不均匀分布以及犁削作用等界面因素,这些因素导致了界面摩擦力高频成分的产生,当其与系统的自然频率耦合时,将引起摩擦系统强烈的自激振动并最终产生摩擦噪声.而摩擦界面存在尺寸分布合理的沟槽型表面织构,将能提高界面排屑能力并打断摩擦界面连续的接触,扰乱摩擦系统的自激振动,抑制摩擦噪声的产生.     

微尺度载流纳米板在磁场中的磁弹性随机振动

研究了四边简支矩形微板在磁场及随机电流作用下的磁弹性随机振动问题。应用非局部弹性理论和板壳磁弹性理论建立外加磁场中载流微板的运动方程,导出了微板的磁弹性随机振动方程;采用模态分析法对其进行了位移响应分析,得到了在通入平稳和非平稳随机电流时微板的随机位移响应的均值、功率谱密度函数等数字特征。针对具体算例,在通入平稳随机电流的情形下,得到了位移响应的功率谱密度函数,并绘出了板中心点的位移响应功率谱密度图。结果表明：耦合项对振动响应带宽有很大的影响,当考虑耦合项时,振动能量主要分布在0～20 Hz带宽范围内,且随着随机电流和磁场强度的增加,振动能量集中分布带宽变窄。根据此性质可以有效地降低振动的发生或减少振动的破坏,对微结构系统的结构检测和故障诊断等问题起到参考作用。     

平面滑移铰内发生自激振动的充分条件

自激振动是含摩擦机械系统最严重也最具破坏性的运动形式. 目前, 通常以增加润滑的方式尽可能减少自激振动. 本文以平面滑移铰为研究对象, 假设铰连接的物体为刚体, 并且认为铰内的间隙为小量, 推导了平面滑移铰内产生不符合物理事实解的条件. 这可看作是导致系统产生自激振动的一种诱因. 该条件适用于任何含平面滑移铰的机械系统.