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关键词： 钛合金   高速切削   表面完整性   耐磨损性能   超声振动车削  

摘要： 在可替代性弱且常被用于制造航空发动机关键部件的前提下,钛合金等难加工材料的高效高质切削面临挑战。针对钛合金Ti-6Al-4V加工表面完整性不佳和使役性能有待提升难题,开展了钛合金Ti-6Al-4V的高速车削试验,分析了高速超声振动切削技术对钛合金Ti-6Al-4V表面完整性和已加工表面耐磨损性能的改善效果,进而为钛合金Ti-6Al-4V的高质量加工提供理论支撑。结果表明,相比于普通切削,高速超声振动切削有效降低了钛合金Ti-6Al-4V的表面粗糙度,提高了表面强度和表面残余压应力,以及增强了耐磨损性能。

关键词： 智能传感器   机械系统   故障监测  

摘要： 本文深入研究了机械臂系统的故障监测系统设计,旨在提高机械臂的运行稳定性和安全性。研究背景是机械臂在工业应用中越来越广泛,而其故障监测至关重要但又充满挑战。首先,设计一个全面有效的故障监测系统,该系统能够及时准确地监测和诊断机械臂的潜在故障。其次,研究采用了数据采集、信号处理、故障诊断和用户界面设计等方法,通过集成多种传感器和先进的算法来实现故障的有效监测和诊断。最后,主要发现包括系统能够高效处理复杂数据、准确诊断多样故障模式,并提供用户友好的界面交互。研究结果对提高机械系统的可靠性和维护效率具有重要意义。

关键词： 麻花钻后刀面   过快磨损   影响因素   正交试验  

摘要： 周向振动钻削是一种新型的孔加工方式,麻花钻是实现这种加工的重要工具,然而在现场加工过程中发现,麻花钻后刀面的过快磨损是制约周向振动钻孔质量和钻头寿命的重要因素。基于产品抽样钻孔试验与正交试验,对高速钢麻花钻后刀面的过快磨损失效原因进行了综合分析,探讨了麻花钻后刀面的磨损量与机床参数及钻削工艺参数之间的关系,利用周向振动钻床,对麻花钻后刀面过快磨损的主要影响参数进行了试验研究。研究表明,机床自身的参数与加工的工艺参数对麻花钻后刀面的过快磨损均有影响,其中机床自身参数主要是摆振的弧度及圆频率;工艺参数主要为纵向进给量和钻削速度。

关键词： 超声椭圆振动磨削   SiC   砂轮磨损   磨削力   工件表面质量  

摘要： 为探究超声椭圆振动磨削下砂轮磨损机制及其磨削性能,选用SiC陶瓷为加工对象,分别开展普通磨削(Conventional grinding, CG)、超声椭圆振动磨削(Elliptical ultrasonic vibration assisted grinding, EUVAG)的砂轮磨损试验。首先,利用超景深显微镜追踪观测砂轮表面微观形貌,并表征磨粒磨损形式,包括统计分析磨粒磨耗平台面积、磨粒出刃高度等,从而揭示超声椭圆振动对砂轮磨损机理的影响;其次,分析砂轮磨损对磨削过程(磨削力、比能和材料去除率)和工件表面质量(表面粗糙度、微观形貌)的影响规律,以及不同磨损状态下砂轮主要磨削性能随加工参数的变化规律。研究表明:相比CG,EUVAG能够减少磨粒大破碎和脱落比例、增大磨耗平台面积、延缓磨粒出刃高度下降速度;随着磨损状态的增加,两种磨削方式的磨削力总体上呈先快速增长、后波动性起伏、再小幅度下降趋势;超声椭圆振动的引入可显著降低磨削比能(es),且稳定磨损阶段的降低幅度范围为12.4%~34.0%;不论CG还是EUVAG,材料去除率均随磨损状态的增加而先增长、后减小,且EUVAG在磨损状态4时,材料去除率取得最佳值38.2×10^(6)μm^(3)/mm·s;在稳定磨削阶段,两种磨削方式的划痕表面均以脆性断裂为主,但施加超声椭圆振动有助于形成延性光滑平面。此外,总体上,较高磨削速度、较低进给速度更有利于降低磨削力;在各磨损状态下,提高磨削速度是降低表面粗糙度的直接手段,但不同磨损状态下获取最低表面粗糙度的进给速度不同。

关键词： 泵   机械密封   表面织构   石墨环   磨损试验   磨损质量   ANSYS   Archard磨损理论  

摘要： 为了减轻泵用机械密封端面在启停阶段和严重振动工况下的干摩擦磨损,对泵用机械密封织构端面进行了干摩擦磨损仿真及试验研究。首先,采用ANSYS软件建立了具有表面织构的动静环密封端面的瞬态有限元模型,基于Archard磨损理论,分析了不同织构分布间隔角度、边长和旋转角度下静环(石墨环)的磨损规律,得到了石墨环的磨损体积分布;然后,采用摩擦磨损试验机在干摩擦条件下对不同织构参数的密封环进行了磨损试验,得到了密封环磨损前后的表面形貌和石墨环的磨损质量;最后,对比分析了仿真和试验结果,讨论了不同织构参数对石墨环磨损质量的影响以及织构的减磨机理。研究结果表明:织构凹槽可以在容纳磨粒磨屑的同时生成石墨转移膜进而减轻磨损;减轻密封环端面磨损要求织构面积合适,足够容纳磨粒磨屑,同时不过分增大表面粗糙度;织构分布间隔角度每增大5°且边长每减小0.1 mm,石墨环的磨损质量平均减少约7.83%和7.35%。织构旋转角度每增大15°,石墨环的磨损质量平均增大约4.25%。所得研究结果可为泵用机械密封的表面织构设计提供较好的理论支撑,并提升泵用机械密封的耐磨性能。

关键词： 气固两相流   计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)   U形管   冲蚀磨损   颗粒形状   粗粒化模型  

摘要： 采用计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)和切向撞击能模型(SIEM)来研究气固两相流中高速煤粉颗粒冲击导致的U形弯管冲蚀磨损问题。分析了颗粒粒径、气体流速、固体颗粒形状对其冲蚀磨损特性的影响,并验证粗粒化模型应用于此磨损过程的准确性。结果表明,U形弯头的冲蚀磨损位置主要有3处;磨损率随粒径的增大呈现整体减小的趋势;U形管拱背磨损率随气速的增加而增大,且前2处磨损率峰值位置随气速的增加向入口方向偏移;长椭球对U形管造成的磨损最严重,扁椭球次之,球形最轻;粗粒化CFD-DEM能够基本准确预测U形管冲蚀磨损,且显著降低计算时间。

关键词： 滑动电接触部件   载流摩擦磨损   导电性   耐磨性   表面失效机理   表面修复技术  

摘要： 滑动电接触部件在电能传递与转换过程中起着举足轻重的作用,其失效和损伤行为带来的安全因素和经济影响重大,因此对其失效机理和修复技术的研究成为当今热点之一.已有众多学者通过试验和计算机模拟仿真等手段研究了电接触部件的表面损伤机制和寿命预测,至今为止,已研究出载流摩擦部件的表面修复技术多达15种以上,修复材料更是有上百种.本文中首先介绍了电接触的基本概念,从有无电流载入2个角度概述了滑动摩擦部件表面失效形式,并从试验研究及仿真模拟研究2个方面对表面损伤机制的研究方法进行了归纳;最后综述了滑动电接触失效部件的表面修复技术和修复材料体系的研究进展,总结了目前滑动电接触部件研究领域存在的问题,提出了利用试验与仿真模拟相结合探究涂层导电耐磨自润滑机理并优化涂层质量的研究思路.

关键词： FeCrMoSi/Ti_(3)SiC_(2)复合涂层   超音速火焰喷涂   煤油油量   显微组织   高温磨损   氧化层  

摘要： 目的提高燃煤锅炉四管的耐磨性能。方法使用喷雾造粒技术制备FeCrMoSi/Ti_(3)SiC_(2)复合粉末,并利用超音速火焰喷涂技术(HVOF)在12CrMoV基体上制备煤油流量分别为26、28、30、32 L/h的复合涂层。使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及其自带的能谱仪(EDS)、Raman、维氏显微硬度计和摩擦磨损试验机研究FeCrMoSi/Ti_(3)SiC_(2)粉末及其涂层相组成、组织结构,检测涂层的力学性能,并对涂层在800℃下的摩擦学性能和磨损机理进行系统分析。结果粉末物相主要由Ti_(3)SiC_(2)、Fe-Cr和TiC组成,涂层的物相与粉末类似,但是新产生了SiC相,且随着煤油流量的升高,Ti_(3)SiC_(2)物相逐渐分解。当煤油流量为30、32 L/h时,涂层内Ti_(3)SiC_(2)物相大量分解。涂层的硬度和断裂韧性随着煤油流量的升高表现出先升高、后降低的趋势,孔隙率和磨损率呈现先减小、后增大的趋势。当煤油流量为28 L/h时,涂层磨损率最低,约为5.44×10^(-15)m^(3)/(N·m)。结论煤油流量为28 L/h时,涂层表面生成的SiO_(2)、TiO_(2)和Fe_(2)O_(3)等氧化物均匀分布在磨痕和对偶球表面,有效阻挡了对偶球和涂层的直接接触,使得涂层显示出最优异的摩擦学性能。涂层的主要磨损机制为氧化磨损和黏着磨损。

关键词： 表面工程   31CrMoV9   离子渗氮   微动磨损   损伤机制  

摘要： 针对31CrMoV9钢基体及其渗氮层,采用切向微动磨损试验机开展球/平面接触模式下的切向微动磨损试验探究了在法向载荷为20 N时,不同位移幅值下(D=5、10、50μm)的切向微动损伤机制和损伤演变规律.采用X射线衍射仪(XRD)对试样表层物相进行分析,扫描电子显微镜(SEM)和白光干涉仪对试样磨损区进行形貌表征,能谱仪(EDS)和电子探针显微分析仪(EPMA)进行化学元素分析.结果表明:离子渗氮处理后在基体表面形成了化合物层和扩散层,显著提高了表面硬度.在法向载荷F_(n)=20 N时,随着微动位移幅值的增大,31CrMoV9基体及其渗氮层的微动运行区均由部分滑移区逐渐向混合、完全滑移区转变,磨损体积增大,磨损更加严重,稳定阶段的摩擦系数逐渐增大.在部分滑移区和完全滑移区,渗氮层较基体在稳定阶段的摩擦系数更小,而在混合区基体的摩擦系数更小在混合区和完全滑移区时,基体及渗氮层的损伤机制均为剥层、磨粒磨损和氧化磨损.离子渗氮生成的化合物层能提高材料的抗微动磨损性能,在D=10和50μm时,磨损率分别降低了约38.5%和70.2%.研究结果可为轨道交通等领域结构件的选材和抗微动磨损设计提供参考.

关键词： 食品   包装机械   控制系统   设计  

摘要： 针对食品包装机械实际应用中存在的智能化程度低、包装效率不高等问题,引入模糊比例积分微分控制,设计了自动化食品包装机械控制系统。介绍了这一控制系统硬件和软件的设计,给出了人机界面,并分析了故障与排除措施。