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关键词： 切削载荷   单齿切削   钻进特性   机械比能   机械钻速  

摘要： 为探究磨损齿PDC钻头的切削性能,避免其过早失效,通过单齿切削试验以及全尺寸磨损齿钻头钻进试验,分析磨损齿的受力状态以及钻头的钻进特性。结果表明:相比于新齿,磨损齿受载更大,且其“磨圆”后切岩过程中的钝搓现象普遍存在;在相同吃深条件下,齿的磨损高度越大,载荷波动越明显。相比于新钻头,磨损齿钻头更能产生光滑的井底,不利于其侵入地层。随齿的磨损高度增加,钻头的机械钻速下降,机械比能增加,振动程度减小,且钻头的径向加速值与齿的磨损高度无关。当齿的磨损高度大于3.0 mm时,钻头的机械比能和机械钻速对钻压不敏感。

关键词： 环氧树脂   硼酚醛   交联密度   应力   磨损  

摘要： 目的从应力的角度探究树脂交联结构与所制备涂层摩擦磨损性能之间的关系。方法以不同环氧树脂/硼酚醛树脂(EP/BPF)的配比制备了不同交联密度的固化物试样。通过热力学性能测试,获取储能模量和玻璃化转变温度,计算得到树脂交联结构参数。通过往复式摩擦试验机和三维轮廓仪测试,确定树脂涂层的摩擦磨损性能。通过力学性能测试,获取树脂材料的应力应变测试曲线,进一步计算出了树脂材料的弹性模量和抗张强度。通过有限元数值模拟计算,获取了树脂涂层的应力大小和分布。结果随着硼酚醛改性环氧树脂交联密度的增大,树脂材料的弹性模量、抗张强度先增大后减小,其中弹性模量最大值为1572 MPa,但树脂涂层的磨损率呈现相反趋势。有限元模拟计算结果显示,随交联密度的增大,涂层的应力变化不明显(33.7~47 MPa),但是应力裕度先增大后减小(0.04~1.07)。结论改性环氧树脂涂层的应力裕度和磨损率成负相关,通过调控树脂交联密度可有效调节涂层的应力裕度,从而控制涂层的摩擦磨损性能。文中硼酚醛改性环氧树脂的交联密度为936 mol/m^(3)时,涂层的应力裕度最大,抗磨损性能最佳。

关键词： 复合地层   盾构滚刀   磨粒磨损   磨损量计算  

摘要： 盾构机在复合地层掘进过程中常因刀具磨损量过大而产生掘进工效降低和刀具失效等问题。依托深圳地铁13号线白应区间复合地层段滚刀磨损数据,根据Rabinowicz磨粒磨损计算模型提出了一种滚刀磨损量实用预测方法。该方法结合滑移率计算公式和刀盘扭矩、刀盘推力得到滚刀滑动距离,通过科罗拉多矿业学院模型(CSM模型)、岩石强度参数和滚刀贯入深度确定接触面法向荷载,根据滚刀设计参数确定其材料强度。通过确定影响滚刀磨损量的三个主要因素(滑动距离、接触面法向荷载和材料强度),推导出了考虑盾构滚刀磨损体积计算公式,并采用深圳地铁13号线白应区间复合地层段滚刀实测磨损量与磨损量预测值进行对比验证。结果表明:实测磨损量与预测较为吻合,验证了所提出的滚刀磨损量预测方法的合理性,研究成果可为复合地层中盾构滚刀磨损量预测和换刀时机的确定提供理论依据。

关键词： Fe基复合涂层   (Nb   Ti)C   电弧堆焊   硬度   磨损  

摘要： 目的颗粒强化金属基复合涂层由于具有优异的力学性能及良好的耐磨性,受到了研究人员的广泛关注,然而,较少有文献报道复合强化相含量与复合涂层力学性能的关系,特别是在电弧堆焊制备的复合涂层中。因此,有必要探明强化颗粒含量对Fe基复合堆焊涂层微观组织及耐磨性的影响规律,为设计新型Fe基复合堆焊材料提供试验依据。方法通过向药芯焊丝中添加不同含量的Nb,以原位合成(Nb,Ti)C强化相,并据此调控电弧堆焊层中原位生成的(Nb,Ti)C数量密度,进而影响堆焊层的微观组织、硬度及耐磨性。结果随着Nb的添加,熔覆过程中Nb与基体中的C、Ti反应,原位生成了立方结构的(Nb,Ti)C相,且(Nb,Ti)C相含量随着Nb含量的增加而逐渐增大。与未添加Nb时相比,含质量分数为6%Nb的堆焊层中(Nb,Ti)C复合颗粒的数量密度增加到0.53个/μm^(2),硬度也由673.08HV0.5增大到734.88HV0.5。摩擦磨损试验结果表明,随着Nb的增加,磨损量呈现出逐渐降低的趋势,其中,Nb含量为6wt.%的堆焊层样品表现出了最浅、最平滑的磨痕,其磨损率仅为1.12×10^(-8)mm^(3)/(N·m),磨损机制为轻微的黏着磨损。结论提高Nb的添加量可以增大(Nb,Ti)C强化相的数量密度,有效提升堆焊层的硬度及耐磨性,并在添加质量分数为6%的Nb时表现出最高的耐磨性能。

关键词： 紫铜   表面机械滚压处理   载流摩擦磨损   梯度纳米结构层   载流性能  

摘要： 采用表面机械滚压处理(SMRT)技术在T2紫铜棒表面制备出厚度约306μm的梯度纳米细晶结构层(GNG),考察0 A和5 A载流条件下有无SMRT处理(细晶和粗晶)铜棒的往复摩擦学行为,探讨载流条件及SMRT处理对T2紫铜棒载流摩损性能和接触电阻的影响。结果表明:与粗晶铜棒相比,在0 A和5 A载流条件下,SMRT处理后铜棒的摩擦因数分别从约0.68和0.77降低到约0.35和0.44,分别降低约48.5%和42.9%;磨痕宽度分别从约708.6μm和766.3μm减小到约186.9μm和236.2μm,降幅分别约73.6%和69.2%;表面粗糙度S a从约3.9和5.1下降到约0.18和0.48,降幅分别约为95.4%和90.6%,表明SMRT处理可以显著增强粗晶T2铜棒的耐磨性。SMRT处理前后铜棒的磨损机制由以严重疲劳磨损和磨粒磨损为主转变为以磨粒磨损和氧化磨损为主,此外,SMRT处理后铜棒接触电阻变化幅值显著降低,表现出优异的载流稳定性。

关键词： 聚醚醚酮   碳纤维   复合材料   摩擦磨损   抗摩擦静电  

摘要： 利用真空热压烧结技术制备了不同碳纤含量的碳纤维/聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料,采用热导率分析仪和热重测试仪对材料的热学性能进行表征,并利用多功能摩擦磨损试验机、三维形貌轮廓仪、扫描电子显微镜和摩擦静电计对材料的摩擦磨损性能和抗摩擦静电性能进行分析。分析结果表明:随着CF添加量的增加,复合材料摩擦因数、磨损率和摩擦静电电压先降低后升高,当CF添加量(质量分数)为20%时,摩擦因数、磨损率和摩擦静电电压达到最低,分别为0.247、5.6×10^(-6)mm/(N·m)和3.3 V,证明此种方法制备的20%CF/PEEK材料具有优异的摩擦磨损性能和抗静电性能。CF/PEEK复合材料磨损机理以黏着磨损为主,并且伴随着轻微的磨粒磨损。

关键词： 主轴   电流   振动   数控机床   刀具   磨损   预测  

摘要： 为了实现数控机床加工过程中刀具磨损状态的在线预测,提高数控机床智能化水平,提出一种基于主轴电流和振动信号的数控机床刀具磨损在线预测方法。这一在线预测方法采集能够反映刀具磨损状态的主轴电流和振动信号,对信号进行频域、时频分析处理,采用小波包分解和经验模态分解两种方法进行特征提取,得到与刀具磨损状态变化密切相关的特征值,按照递增或递减趋势进行保序回归操作,使用指数平滑方法进行平滑处理,由此建立基于遗传算法参数寻优的支持向量回归模型,用于预测刀具磨损量。试验及应用表明,应用这一在线预测方法,刀具磨损预测的平均误差在25μm以内,满足企业加工要求。

关键词： 采煤机   导向滑靴   磨损检测   装置设计   应用  

摘要： 针对某煤炭企业服役中的采煤机导向滑靴磨损问题,分析了导向滑靴工况及失效参数,完成了磨损检测装置设计,验证了检测装置的可靠性,之后对导向滑靴进行了磨损试验,得出了导向滑靴出现磨损的机理是导向滑靴与销排接触面之间存在磨粒磨损。基于导向滑靴磨损机理,提出了进一步提高导向滑靴耐磨性的策略,以期为相关设计工作提供参考。

关键词： 选区激光熔化   Al-Cu-Mg合金   摩擦磨损   维氏硬度  

摘要： 铝合金具有低密度、高比强度、较好的耐蚀性等优点,被广泛应用于航空、船舶和汽车等领域;选区激光熔化成形可以一次性成形复杂零件,具有良好的应用前景。对选区激光熔化(SLM)成形的Al-Cu-Mg合金摩擦磨损性能进行了研究,并与成分相近的铸造ZL205A合金性能进行对比,结果表明,采用SLM工艺成形可细化合金晶粒,改变Al2Cu的尺寸与分布,使晶粒细小均匀。与铸造ZL205A合金相比,SLM成形Al-Cu-Mg合金的磨损率和摩擦因数均有不同幅度的降低。SLM成形Al-Cu-Mg合金横截面的耐磨性最好,纵截面耐磨性次之,铸造ZL205A的耐磨性最差。SLM成形Al-Cu-Mg合金的磨损机制随着载荷的变化而不同:低载荷时的磨损机制以磨粒磨损为主,粘着磨损和塑性挤出磨损并存;中载荷时的磨损机制为磨粒磨损、粘着磨损并伴随氧化磨损;高载荷时的磨损机制主要为剥层磨损、粘着磨损和氧化磨损的综合作用。

关键词： 行星齿轮箱   磨损故障   变分模态分解   乌燕鸥算法   相关峭度   2.5维谱  

摘要： 针对行星齿轮箱振动信号的非线性特征明显、故障特征难以识别的问题,提出了一种基于乌燕鸥算法(sooty tern optimization algorithm, STOA)优化变分模态分解(variational modal decomposition, VMD),并结合相关峭度以及2.5维谱的故障诊断方法。由于变分模态分解的分解能力取决于二次惩罚因子α和本征模态分量个数K两个参数,所以首先运用乌燕鸥算法对VMD参数进行优化,确定最优的参数,然后以相关峭度为依据重构本征模态分量,最后利用2.5维谱对重构信号进行分析。搭建了行星齿轮箱磨损故障加速疲劳寿命试验台,获得了故障数据,运用STOA-VMD结合相关峭度及2.5维谱的方法对故障数据进行分析。结果表明该方法能够准确提取磨损故障特征频率。