金属机件磨粒磨损机理综述及讨论

本文综述了机件磨粒磨损主要的机理,并作了必要的讨论,指出了这些理论和实践矛盾之处,根据有关资料的分析认为:机件磨粒磨损是显微切削与疲劳脆裂的综合过程。     

油润滑条件下聚四氟乙烯滑动磨损特性研究

研究了油润滑条件下的轴承密封材料聚四氟乙烯的滑动磨损特性。利用摩擦磨损试验机进行试验,并用磨损表面三维形貌重构设备和三维表面粗糙度参数等对PTFE在试验过程中的表面磨损情况进行了微观形貌分析。结果表明,在试验条件下,PTFE的主要磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损;在试验范围内,PTFE试样的磨损体积、磨损率的变化对应着摩擦系数的变化,且与磨损机理的变化密切相关;三维表面粗糙度混合参数Sdq可以反映PTFE材料在磨损过程中的磨损表面微观形貌变化情况。     

小麦制粉过程中辊间压力对磨辊磨损性能的影响

为了研究小麦制粉过程中辊间压力对磨辊磨损性能的影响,本文采用与辊式磨粉机工况相似的三体磨料磨损试验机进行磨损试验,考察了在不同载荷压力下小麦粉料对白口铁磨损性能的影响,计算磨损失重,观察磨损表面形貌,分析磨损机制。结果表明:随着载荷的增加,磨损失重增大,磨损量与载荷压力成正比例关系。磨损机理是以显微切削作用为主的磨粒磨损和疲劳磨损交互作用的结果。     

O型圈农机传动滚子链的耐磨性研究

通过O形圈农机滚子链和普通滚子链的台架对比磨损试验，研究了两种链条的磨损机制，微观分析表明，对于锁轴和套筒铰链磨擦副而言，O形圈链条是以疲劳磨损为主，伴随着磨粒磨损；普通滚子链是以粘着磨损为主，伴随着磨粒磨损，对于O形圈和链板平面摩擦副而言，其磨损机制是以疲劳磨损为主。文中也指出了国产O形圈链条质量上存在的问题。     

单颗磨粒磨削过程的有限元分析

单颗磨粒磨削试验是认识复杂磨削过程的重要手段,但具体的试验实施和物理量的测量存在一定的难度,而有限元模拟可以解决这个难题。本文通过分析实际磨削过程及磨削用量,简化并建立单颗磨粒磨削的有限元模型。采用Workbench的Explicit Dynamics模块对其进行模拟,得出磨削过程的三个阶段以及影响临界磨削深度和塑性变形区的因素。模拟结果表明:磨削过程有三个阶段;产生切屑的临界磨削深度与实际切削刃半径、磨削速度有关;其他参数相同时,实际切削刃半径越大,塑性变形区越大。     

基于应力集中理论的磨削力模型

将应力集中理论引入磨削过程研究,分析了磨削过程中的应力集中现象,建立了基于应力集中的单颗磨粒磨削力模型,应用该模型分析了磨削力随磨粒磨损面积率的变化机理,并分别建立了单颗磨粒磨削法向力、切向力随磨粒磨损面积率变化的解析式,由解析式可知磨削法向力、切向力都与磨粒磨损面积率呈二次函数关系,得出了磨削后工件材料的累积残切厚度增大是磨削法向力增大的重要原因.在此基础上,结合实际生产中使用的砂轮特点,推导出了适用于实际磨削过程的基于应力集中的多颗磨粒砂轮磨削力随磨粒磨损面积率变化的解析式,用所建模型计算的结果与试验数据吻合较好.     

金属切削过程的三维数值模拟

借助有限元计算软件,建立了三维金属切削有限元模型,模拟了新型的Ti(C,N)基金属纳米陶瓷刀具金属切削过程,得到切削力、刀具磨损、切削温度的变化规律,计算出Ti(C,N)基金属纳米陶瓷刀具切削正火态45号钢时的合理前角.通过实验证明了模拟过程的正确性.相对于二维模拟,三维仿真更加真实地揭示了刀具和工件的切削状态.     

磨料对材料表面磨损作用力及磨损机理的研究

用工业纯铁,不同热处理的65Mn钢以及高铬白口铁试样在销盘式磨粒磨损试验机上进行磨损试验。用动态应变仪-磁带记录器-数据处理计算机仪器组配记录、测定了磨料磨损过程中,磨粒和试样磨损表面间的磨损作用力,研究了磨料粒度、载荷、试样材料及硬度对磨损作用力、磨损量的影响;分析了随磨料粒度的变化,磨损机制变化的规律,进一步探讨了磨损机理。     

液流悬浮超光滑加工硬脆材料去除机理

结合动态压痕断裂力学和粒子冲击磨损理论,建立了纳米磨粒冲击工件表面微观粗糙峰的理论模型,研究了加工区内材料的去除机理,并进行了铝合金和K9玻璃液流悬浮加工实验.理论分析和实验结果表明,液流悬浮超光滑加工是加工液中的纳米磨粒冲击工件表面实现对表面粗糙峰微去除的过程,能够在K9玻璃表面获得无加工变质层和亚表面损伤的纳米级超光滑表面.     

基于SPH算法的平面刀土壤切削过程模拟

以我国华北一年两熟区保护性耕作地土壤为原型,利用ANSYS/LS_DYNA对平面刀切削土壤过程进行数值模拟,并通过理论分析和试验,验证SPH算法在模拟平面刀切削土壤过程方面的可行性。结合MAT147土壤材料模型,SPH算法及点-面侵蚀接触,运用ANSYS/LS_DYNA软件对平面刀切削土壤过程进行有限元分析。仿真结果表明,SPH算法能够直观模拟平面刀切削土壤整个过程,最大等效应力为5.851 MPa,主要集中在与平面刀接触的土壤上;平面刀切削全过程表明,土壤所受等效应力波动较小,切削过程比较平稳;稳定切削时切削功耗在10.2 kW附近波动,通过理论和试验验证,仿真切削误差不大于0.05。由此说明SPH算法进行平面刀切削过程的数值模拟是可行的。     

滑动速度和磨料对UHMWPE和PTFE磨损的影响

在自由式磨料磨损试验机上对具有优良减粘性能的超高分子量聚乙烯 (UHMWPE)和聚四氟乙烯(PTFE)进行了试验 ,评价了两种高聚物材料的抗磨料磨损性能 ,通过磨损表面形态分析 ,探讨了滑动速度和磨料特性对两种材料磨料磨损行为影响的微观机理     

咸水对UHMWPE材料摩擦性能影响及微观分析

为研究超高分子量聚乙烯材料在咸水输送过程中的摩擦性能以及微观动态,采用CFT-I型材料表面性能综合测试仪在干摩擦、纯水润滑、咸水润滑3种不同摩擦环境下对UHMWPE材料试样进行旋转摩擦,通过扫描电子显微镜以及表面轮廓仪分析了转速为500 r/min,荷载为50 N,历时为25 min;转速为500 r/min,历时为10 min,荷载为30,50,70,90,110 N;荷载为50 N,历时为10 min,转速为300,500,700,900,1100 r/min等变量因素对UHMWPE摩擦磨损性能的影响规律,以及咸水润滑过程中颗粒的微观运动形态.结果表明:咸水润滑下UHMWPE磨损机制主要为磨粒磨损,其摩擦系数以及磨损量相比干摩擦、纯水润滑均最小,摩擦系数随着荷载以及转速的增大呈现先增大后减小的规律,且随时间的延长呈现下降趋势.咸水润滑在摩擦过程中形成减磨性能强的润滑膜并且析出起到滚珠作用的盐结晶颗粒,可减少UHMWPE在咸水输送中的磨耗,为UHMWPE材料在咸水环境下的应用提供了理论基础.     

水射流切割模型及其性能分析

推导了水射流切割主要参数的数学模型;证明了入口压强、横移速度、磨料进给量与工件切深成正比;喷嘴切割角度偏移12°,切割效率可提高11.37%。推导出相同条件下,可通过一组数据求出多组体积能耗比的简便计算公式。     

刀具磨损状态监测与车削加工仿真研究

为研究刀具磨损量与切削力之间的关系,在车削过程中,通过测力仪采集得到切削力数值,通过影像测量仪测量刀具的磨损量。通过实验,研究切削力与刀具磨损的相关性,得出刀具切削力变化与磨损变化是一致的。通过Deform 3D软件对车削加工过程进行仿真,然后将模拟结果与实验结果进行了比较,为实际生产参数的选择提供理论依据。     

三轮农用车正时链和传动链的磨损特性

通过三轮农用车正时链和传动链道路行驶磨损试验,研究了正时链和传动链的磨损机制,指出了油润滑条件下正时链的主要磨损机制是疲劳磨损,定期刷油或滴油润滑条件下传动链的主要磨损机制是磨粒磨损,分析了目前行业内台架磨损检验方法的局限性。通过微观分析阐述了套筒和销轴零件的表面硬度、显微硬度及其梯度、金相组织等对链条耐磨性的影响规律,并提出了在不同磨损机制下的摩擦学设计原则。     

秸秆揉切机用刀片磨损的研究

对9RZ-60型揉切机用刀片进行了磨损试验,探讨了刀片材料、作业对象、装机位置和刃口形式对刀片磨损的影响,对65Mn、T10和Crl2MoV三种材料的刀片磨损表面形貌进行了微观分析,指出加工羊草时,刀片材料为主要影响因素,加工玉米秸和豆秸时,刃口形式为主要影响因素。刀片加工秸秆的磨损形式是以抛光磨损为主,辅之以硬杂质造成的磨料磨损。     

苜蓿草粉对金属材料的磨料磨损试验

选用与环模制粒工况相似的磨料磨损试验机,以首蓿草粉为磨料对试样进行磨料磨损试验.通过磨后表面的硬度和化学成分测定、微观结构和表面形貌观察,考察了苜蓿草粉对4种金属材料的磨料磨损.结果表明,4种材料的体积磨损量由小到大依次为3Cr13、9SiCr、45号钢、HT200,试样的磨损表面发生了物理和化学变化."软磨料磨损"中伴有"硬磨料磨损"的特征,显微切削和应变疲劳剥落为其主要磨损形式.     

考虑刀具偏摆的微铣削瞬时切削厚度模型对比

为采用更准确的刀尖运动轨迹方法来模拟微铣削加工过程,以减小圆弧线描述微铣刀刀尖运动的轨迹误差,采用次摆线描述刀尖的运动轨迹,并且综合考虑刀具偏摆对加工过程的影响,建立1种改进的瞬时切削厚度理论计算模型,重点研究了刀具旋转过程中刀具偏摆和每齿进给量对瞬时切削厚度的影响,同时与多种不同的切削厚度模型进行了对比,仿真分析结果表明:考虑刀具偏摆的瞬时切削厚度模型与真实轨迹得到的瞬时切削厚度非常接近,验证了文中改进模型的准确性.另外,瞬时切削厚度随刀具偏摆的增大而增大,进给量越大,影响越显著.     

柠条收割机圆盘锯式切割部件运动学仿真

圆盘锯式切割部件是柠条联合收割机的关键部件。分析圆盘锯式切割部件的运动过程,结合柠条收割要求,建立三圆盘锯式切割部件的运动参数表达式,并利用UG NX软件建立切割部件模型,导入机械动力学仿真分析软件ADAMS进行动力学分析,对单个锯齿上刃部点的运动轨迹进行仿真分析研究,为柠条收割机结构参数设计提供依据。      

翼型表面磨损破坏试验和流场PIV测试

在收缩-扩散形试验段中对铝制翼型进行了沙粒磨损破坏试验。采用扫描电镜观测翼型上表面各位置磨损破坏的微观形貌,采用PIV对无固相流场进行了测试。根据磨损破坏微观形貌,将破坏模式分为楔入、犁耕及切削3类,结合PIV测试结果分析不同位置所产生破坏形貌的流场原因。研究认为,微观破坏形貌取决于作用在该位置处沙粒的运动特征,而破坏总体分布及程度依赖于流场中沙粒随流体运动的规律,无固相流场PIV能为沙粒破坏模式的分析提供支持。研究结论对开展水力机械过流表面磨损研究有积极意义。