基于表面粗糙度影响的摩擦声发射特性研究

接触表面粗糙度是影响摩擦的重要因素之一,而摩擦为复杂的动态过程,在线测量非常困难.为了研究表面粗糙度对摩擦的影响,利用声发射技术对不同粗糙度表面的摩擦过程进行了检测.研究结果表明：摩擦系数随着表面粗糙度的增大而增大,但当粗糙度增至一定程度时,摩擦系数随着表面粗糙度的增大而减小;声发射信号各参数（振铃计数、振幅、能量）随表面粗糙度的变化规律与摩擦系数随粗糙度的变化规律一致;声发射信号各参数与表面粗糙度存在密切的对应关系,因此,用声发射技术实时监测摩擦过程是可行的.     

不同润湿性锡青铜表面摩擦特性实验研究

运用微细掩膜脉冲电解加工在锡青铜表面制备了不同直径和面积率的微结构,并辅以低表面能处理得到了不同润湿性表面;采用接触角测量仪表征了润滑油的润湿性能;使用球-盘式摩擦磨损试验机研究了油润滑时不同润湿性锡青铜表面的摩擦学特性,并采用扫描电镜观察表面磨损形貌.研究结果表明:低表面能处理后的结构化试样具备疏油性,且其疏油性随着微结构密度增加而增加;与未经润湿性处理表面相比,低润湿性光滑表面和结构化表面摩擦系数最大降幅分别为21.2%、33.6%,磨损率降幅分别为17.3%、4.9%;在3 N载荷、球-面接触副条件下,所制备的4种不同直径微结构中,微结构直径小于30μm时,面积率为4.9%或当直径大于等于30μm时,面积率为8.7%的低润湿性表面减摩效果最好.     

海水环境中环氧值对环氧树脂涂层摩擦学性能的影响研究

环氧树脂是一类具有优异的粘接、耐腐蚀和电气绝缘等性能的高强度热固性高分子材料,在黏结剂、防腐涂料和复合材料方面展现出广阔的应用前景,其摩擦学行为与环氧值密切相关.本研究中采用线棒涂布器在铸铁表面分别制备了3种具有不同环氧值的环氧树脂涂层.借助傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电镜(SEM)、纳米压痕仪、热重/差热综合热分析仪(TG/DTA)、UMT-3摩擦磨损试验机和表面轮廓仪研究了涂层的结构、硬度、耐热性及摩擦学性能.研究结果表明:涂层在干燥条件和海水环境中的摩擦系数和磨损率均随环氧值的增大而升高;海水环境中涂层的摩擦系数和磨损率均较干燥条件下低.涂层的磨损机理在干燥条件下包括了疲劳磨损、黏着磨损和磨粒磨损,而在海水中仅为疲劳磨损.本研究成果为高性能防腐耐磨涂层的设计与应用提供理论指导.     

特定密封环摩擦系数的测定及其在储存期时效对比试验研究

特定密封环摩擦性能的时效对比试验研究是为其定型设计提供科学依据的重要手段．以聚四氟乙烯与Ｌｙ１２Ｃｚ铝合金作为摩擦副，运用牵引法原理，在自行设计制造的由微机实时控制的ＮＰＵ８９－Ｉ型测定仪上测定摩擦系数．试件在温度（１８±２）℃和相对湿度（７０±５）％的环境中存放，而有大部分试件于测试之前分别在－２０℃，－２５℃，－３０℃，－３５℃和－４０℃的低温下冷冻３６ｈ，测得平均滑动摩擦系数μ＝０．２９９±０．０１９．在５年储存期内的时效对比试验结果表明，其摩擦系数没有发生明显的变化     

在氮气介质中WC-Co/Ti6Al4V摩擦副的摩擦磨损性能研究

在THT07-135型高温摩擦磨损试验机上采用销-盘式接触形式,研究了WC-Co硬质合金/Ti6Al4V钛合金摩擦副在氮气介质中的摩擦磨损性能,并与空气介质中的摩擦磨损性能进行对比.结果表明:与空气介质相比,在氮气介质中WC-Co/Ti6Al4V摩擦副的摩擦系数稍低;WC-Co硬质合金比Ti6Al4V钛合金的磨损量低得多,氮气介质具有一定的减磨作用;钛合金材料的主要磨损机理为摩擦副之间产生较强的犁沟与挤压撕裂,而硬质合金的主要磨损机理为磨粒磨损与粘结剥落.     

类金刚石多层膜在不同环境下的摩擦磨损行为研究

采用等离子体辅助化学气相沉积法在单晶硅表面制备由硬／软亚层交替构成的类金刚石多层膜,通过调整工艺参数获得亚层厚度在25～1000nm之间的DLC多层膜,采用球-盘摩擦磨损试验机探讨了DLC多层膜在真空、氧气及干燥空气下的摩擦磨损行为．结果表明,在不同摩擦环境下,多层结构对DLC多层膜的摩擦系数影响较小,但对其磨损率影响较大．多层结构可以有效抑制DLC膜的磨损,特别是在氧气和干燥空气环境中,DLC多层膜的磨损率明显低于DLC单层膜．特定亚层厚度的DLC多层膜在不同摩擦环境中均具有稳定的耐磨性能,磨损率约在10^-8mm^3／Nm数量级．     

Al2O3基陶瓷刀具材料摩擦磨损特性及其有限元分析

以添加TiC、Ti（C,N）和SiCw 3种Al2O3基陶瓷刀具材料作为研究对象,在MRH-3型高速环-块摩擦磨损试验机上研究3种陶瓷刀具材料在相同试验条件下的摩擦磨损性能,通过扫描电子显微镜对陶瓷的磨损表面进行观察,并利用ANSYS有限元软件分析计算磨损时的应力分布．结果表明,Al2O3基陶瓷刀具材料的摩擦磨损特性与其添加剂的种类有关,其抗磨性能由大到小顺序依次为Al2O3／SiCw〉Al2O3／Ti（C,N）〉Al2O3／TiC．Al2O3基陶瓷刀具的摩擦磨损性能与其硬度（H）、弹性模量（E）和断裂韧性（KIC）有关,磨损率W随E／H增加而增大,随KIC增加而减小．Al2O3／TiC陶瓷刀具材料的磨损机理以粘着磨损为主,Al2O3／Ti（C,N）和Al2O3／SiCw陶瓷刀具材料的磨损机理主要为磨粒磨损．     

Comparison and analysis of two Coulomb friction models on the dynamic behavior of slider-crank mechanism with a revolute clearance joint

The objective of this study is to investigate the effects of the Coulomb dry friction model versus the modified Coulomb friction model on the dynamic behavior of the slider-crank mechanism with a revolute clearance joint. The normal and tangential forces acting on the contact points between the journal and the bearing are described by using a Hertzian-based contact force model and the Coulomb friction models, respectively. The dynamic equations of the mechanism are derived based on the Lagrange equations of the first kind and the Baumgarte stabilization method. The frictional force is solved via the linear complementarity problem (LCP) algorithm and the trial-and-error algorithm. Finally, three numerical examples are given to show the influence of the two Coulomb friction models on the dynamic behavior of the mechanism. Numerical results show that due to the stick friction, the slider-crank mechanism may exhibit stick-slip motion and can balance at some special positions, while the mechanism with ideal joints cannot.     

玻璃纤维增强尼龙1010复合材料的摩擦学性能研究

利用ＷＺＭ－１微型注塑机制备了玻璃纤维增强尼龙复合材料,在环－块摩擦磨损试验机上考察了玻璃纤维含量和试验条件下对其摩擦学性能的影响,并利用扫描电子显微镜对其磨损机理进行了分析。结果表明：在给定试验条件下玻璃纤维含量对复合材料的摩擦学性能有显著影响,玻璃纤维质量分数介于２５％～３０％之间时增强效果较好;复合材料的摩擦系数随载荷的增加而下降,达到最小值后,又随载荷的增加而持续上升;其磨损质量损失则随载荷的增加而持续增大,复合材料的磨损以粘着磨损为主,随载荷的增加转变为以玻璃纤维的破坏和磨平为主。     

Fast evaluation of friction forces in traction-drive contacts including thermal effects

Summary  In automotive traction drives, power is transmitted by friction forces. The friction forces result from the shear stresses developed in lubricated and highly loaded contacts between rolling bodies. Due to the kinematics of a traction drive, shear velocities occur in both the rolling direction and perpendicular to it. Due to these shear velocities and by normal pressure, the lubricant is forced to build up shear stresses. The increase of the shear stresses may be modelled by a nonlinear viscous element. The describing differential equations are coupled by the equivalent shear stress, which defines the nonlinear behaviour of the element. A fast method is described to evaluate the coupled differential equations. By using a known analytical approximation for the equivalent shear stress, the differential equations are decoupled and can be solved analytically. In an iterative procedure the equivalent shear stress is updated, and the complete solution is found. The iterative method is extended to account for thermal effects in the contact. Received 17 June 1999; accepted for publication 26 October 1999