大型飞机增升装置关节轴承摩擦特性试验研究

为对民机增升装置关节轴承的摩擦特性进行研究,提出了一款关节轴承摩擦性能测试装置,介绍了试验装置的结构特点和摩擦力矩测量原理。 试验采用了一款与增升装置使用的关节轴承结构形式相近的自润滑关节轴承,通过试验装置测试了自润滑关节轴承的启动摩擦力矩,并对不同转速、摆角和径向载荷下不同型号自润滑关节轴承的摩擦力矩进行测试,分析了这些因素对自润滑关节轴承摩擦性能的影响。 研究结果表明,低速范围内转速对自润滑关节轴承摩擦性能的影响不大, 等效摩擦系数随着载荷增大而减小,随着摆角、轴承尺寸增大而增大。     

某型滑轨组件焊接工艺研究

某型滑轨组件采用结构钢基体与厚度为1.5mm的无油自润滑轴承衬板焊接而成。结构钢基体采用18Cr2Ni4WA材料,具有支撑、保证整体刚性的作用。将自润滑衬板冲压成形与滑轨紧密贴合后,边缘采用电子束焊接工艺进行连接。提出一种抗脱落、耐摩擦、精度高、摩擦系数小、成本低、能承受较大载荷的高压燃油柱塞泵滑轨的结构设计方案及加工工艺。     

重载自润滑推力轴承摩擦性能的数值模拟与验证

使用ANSYS软件对重载条件下服役的自润滑推力轴承进行了摩擦性能模拟,并对计算进行了地面试验验证和研究。结果表明:小于0.4 mm厚的自润滑轴衬有利于减少轴承接触面的应力,降低摩擦因数,减少轴衬的厚度,提高轴衬材料的压缩强度、热导率等有利于降低轴衬材料的工作温度,提高轴衬的使用寿命。Nomex/PTFE复合自润滑材料的摩擦因数随载荷的增加而稳定降低,在145 MPa的重载荷下出现0.017极低摩擦因数。     

自润滑关节轴承冷缩装配研究与应用

受操作空间影响,某型号机型垂尾关节轴承与轴承座之间须采用徒手装配的方式。针对该轴承装配过程中易造成卡滞的问题,结合自润滑关节轴承的装配间隙及装配时间要求,基于ABAQUS软件仿真分析了温度场变化对自润滑关节轴承变形的具体影响规律,针对轴承冷缩装配时的轴承温度提出了具体的要求;并通过试验监测了冷缩轴承在20℃装配环境中轴承温度随时间的变化曲线。结果表明,轴承的冷缩温度低于-2℃时能够满足装配需求。依据有限元仿真分析和试验结果,将轴承冷缩装配方法成功应用于该机型,解决了该机型自润滑关节轴承的卡滞问题,且可在其他机型进行推广应用。     

粉末冶金法制备航空青铜含油自润滑轴承

分别以Sn含量均为10wt%的Cu、Sn金属混合粉和Cu-Sn合金粉为原料,采用粉末冶金法(PM)制备了航空青铜含油自润滑轴承.分析了不同原料制备轴承的微观结构和相组成,表征了烧结温度对轴承的径向压溃强度、维氏硬度(HV)和含油率的影响.结果表明:不同原料制备青铜含油自润滑轴承的径向压溃强度、维氏硬度和含油率与烧结温度有密切关系.在780℃以下的烧结,以Cu、sn金属混合粉为原料制备的轴承与以青铜合金粉为原料制备的轴承相比,前者的孔结构更为均匀,而且具有更好的综合性能.     

轴连轴承温度场的有限元分析

根据轴连轴承组件的结构及特点,建立了有限元模型,实现了对轴连轴承温度场的有限元分析.首先采用拟静力学方法分析出轴承工作时钢球的自转速度,然后计算出轴承在不同的内圈转速、轴向载荷和径向载荷下的功率损失,最后使用ANSYS软件计算出轴承的温度分布.通过算例分析了不同工况对轴连轴承工作温度分布的影响,并进行了试验验证,结果表明:轴向载荷和内圈转速对轴承温度分布影响较大,而径向载荷的变化对轴承温升影响不显著.      

直升机自动倾斜器球铰自润滑关节轴承试验机的研制

本文介绍了直升机自动倾斜器球铰自润滑关节轴承(球铰轴承)试验机研制的背景和意义,通过分析自动倾斜器专用自润滑关节轴承的结构、运动原理、失效形式,探讨了试验机的主要技术参数、结构、系统组成及控制方案等.并对试验机所采用的以空间机构和运动分解的方式实现关节轴承的三个自由度运动;采用液压缸主动控制技术模拟交变载荷、脉动载荷;通过水冷/加热方式模拟环境温度;采用可编程控制器及触摸屏实时控制、监测关节轴承各种试验参数等几个创新点进行了论述.     

高承载、低摩擦、自润滑轴承技术

<正>2014年10月28日,由航天材料及工艺研究所承担的"高承载、低摩擦、自润滑轴承技术"项目通过了航天科技集团公司组织的成果鉴定。该项目是以型号为主要应用背景,通过对轴承材料、粘接技术及重载下轴承试验评价技术等方面的研究,突破了兼备高承载、低摩擦、自润滑、长时间、高可靠等多功能为一体的复合轴承技术,满足了型号研制中存在的复杂重载、低速摆动干摩擦工况条件下的载荷传递需求,综合性能满足了型号要求,具有自主知识产权。与会专家一致认为:该项目达到国内领先、国际先进水平,具有重大的社会效益。     

碳/碳材料与石棉/酚醛间热摩擦系数试验

根据固体火箭发动机喉部结构的实际工况,取样并设计试验,采用SRV高温摩擦磨损试验机测试了碳/碳与模压石棉/酚醛材料间的热摩擦系数,总结了这两类材料间的摩擦系数随温度、接触载荷及摩擦速度的变化规律。试验结果表明,碳/碳与模压石棉/酚醛材料间的热摩擦系数随温度升高呈非线性单调下降趋势;含胶层的两材料组件间摩擦系数明显高于无胶层组件间摩擦系数;温度一定条件下,载荷增加使得摩擦系数小幅降低;随着摩擦速度的提高,摩擦系数呈增大趋势。     

某型无人机主起落架缓冲器卡滞特性分析

某无人飞机在飞行试验中,出现主起落架在地面运动中缓冲器卡滞现象。以该无人机主起落架为研究对象,建立了简化受力分析模型,并推导了该型无人机主起落架上下轴承支反力与地面载荷的函数关系。估算了该型无人机主起落架的地面载荷工况,并据此进行了缓冲器静态和动态临界摩擦系数分析。分析表明:在偏航着陆工况和最大回弹载荷工况下,临界摩擦系数为0.008 6和0.050 4,易发生卡滞现象。     

箔片气体轴承静态特性和温度特性实验

建立箔片气体径向轴承静态特性和温度特性测试实验台,通过变载荷和变转速两种实验方式对轴承起飞转速、摩擦阻力矩和轴承温升进行测量，研究分析轴承静态特性、温度特性与载荷、转速之间的关系.实验结果表明:在启停阶段，由于没有形成气膜，箔片气体轴承的摩擦阻力矩会出现较大的峰值，但当达到某一特定转速（起飞转速）后，摩擦阻力矩会迅速下降到某一极小值,并且起飞后的稳态轴承转矩会随载荷和转速的增大而增加.稳定状态下的轴承温度会稳定在某一值且相对于室温的温升极小，而且随着转速、载荷的增加近似于线性增大.      

金属-氟塑料自润滑材料的摩擦磨损特性

对奥贝球铁衬套材料和金属氟塑料自润滑衬套材料的摩擦磨损性能进行研究.结果表明,金属氟塑料自润滑材料与45钢配副的摩擦系数远远低于奥贝球铁材料与45钢配副,金属氟塑料自润滑材料的耐磨性能也优于奥贝球铁材料.由于金属氟塑料自润滑材料优良的自润滑性能,与其配对的45钢的磨耗量也远远低于与ADI对磨的45钢.     

PTFE/30CrMnSiNi2A 的重载摩擦性能

采用PTFE与30CrMnSiNi2A钢制成自润滑轴承,在重载工况下进行了数值模拟及试验分析,研究了自润滑轴承的主要失效形式、摩擦面状态及性能对摩擦性能的影响,并分析了轴承的磨损机理.结果表明:该轴承在重载下以润滑层失效为主要破坏形式,改善摩擦面能够有效提高轴承的摩擦性能;在摩擦过程中PTFE不断被挤出,形成转移润滑膜,起到了减小摩擦因数的作用.     

套圈材料对自润滑关节轴承热力学性能的影响

为研究套圈材料对自润滑关节轴承性能的影响,建立了基于ABAQUS有限元软件的热力耦合模型。在特定工况下分析了2024铝合金与GCr15两种材料的关节轴承等效应力的大小、摩擦副的热传导过程以及接触应力与温度的分布规律。结果表明:铝合金套圈的等效应力均小于屈服强度,能满足使用要求,与GCr15轴承钢相比,该轴承衬垫受到的等效应力降低了35.4%,同时铝合金轴承的衬垫比GCr15轴承更快地达到热稳定状态;另外,铝合金轴承的摩擦面接触应力降低15.4%,套圈温度降低2 ℃,衬垫温度降低15.7 ℃,且应力与温度分布更均匀。综上所述,2024铝合金关节轴承在一定工况下比GCr15轴承磨损寿命更长具有更优异的性能。通过试验验证了GCr15轴承的温升过程与温度分布,与有限元结果具有很好的一致性。     

载荷扰动下可倾瓦推力轴承绝热瞬态过程分析

研究了可倾瓦滑动推力轴承在阶跃载荷扰动下的绝热瞬态行为.通过对轴承油膜参数及轴承元件的动力学建模,获得了大载荷扰动工况下可倾瓦推力轴承热瞬态运动参数的非线性响应曲线.由于瞬态分析中大的计算量及油膜力的非线性,计算中采用了Newton-Raphson法对模型进行求解.最终给出了瞬态过程中轴承最高温度、最小膜厚等参数的变化规律.结果表明:如果设计和运行不当,轴承有可能因为瞬态过程中温升过高等原因失效.      

不同工况下表面粗糙度对水润滑轴承启动性能的影响

为研究水润滑轴承的瞬态启动过程,联立瞬态压力场、温度场控制方程及主轴运动方程,构建水润滑轴承瞬态启动模型,从主轴运动、润滑性能及轴承温度等方面,分析不同表面粗糙峰高度（1 μm,2 μm及4 μm）下的水润滑轴承启动性能参数变化规律。结果表明：在轴承启动初期主轴发生强烈的瞬间振动,导致膜厚、压力、承载力、摩擦系数等主要参数发生瞬间急剧变化,且主轴振动随表面粗糙峰高度的增大而更加强烈;降低粗糙峰高度可促进水膜承载,使固体接触压力、接触承载力和摩擦系数降低,但最小膜厚也会随之减小;轴承运行中存在某一个转速使得轴承温度达到最高值,而随着粗糙峰高度的增加,该最高温度值及其对应的主轴转速均随之增大,这会加剧轴承高温失效风险。     

GT35硬质合金材料高温摩擦磨损特性研究

利用球-盘高温摩擦磨损试验机对GT35硬质合金进行摩擦磨损实验,研究了GT35硬质合金材料的摩擦磨损特性及机理。分析了不同温度和不同摩擦半径情况下GT35硬质合金的摩擦磨损行为。结果表明:在法向载荷不变的条件下,GT35硬质合金的摩擦系数和比磨损率均随温度的上升而增大,其摩擦系数和比磨损率随摩擦半径的增加也呈上升的变化趋势。     

可倾瓦径向滑动轴承绝热瞬态过程分析

为了研究可倾瓦径向轴承在载荷扰动下的绝热瞬态行为.对瞬态油膜压力和温度分布采用了时变的Reynolds方程和能量方程, 建立了轴颈及瓦块动力学方程.应用有限差分及Newton-Raphson法对方程联立求解, 模拟了阶跃载荷冲击工况下可倾瓦径向轴承热瞬态非线性响应过程.给出瞬态过程中油膜最高温度、最小膜厚等参数的变化规律.结论认为瞬态过程中, 油膜温度和膜厚变化量较大, 油膜温度和膜厚响应有一定的超调量, 瞬态过程中有可能因油膜温升过高或膜厚太小而导致失效.      

自润滑轴承掉块失效原因分析

采用宏微观观察、金相检查、受力分析等方法,研究了自润滑轴承内圈的掉块原因。结果表明,轴承内圈的失效性质为冲击疲劳断裂;断裂源于轴对轴承的冲击力,冲击位置固定、材料组织不均匀对断裂具有促进作用。     

圆轴承三维热流体动力润滑的研究

联立求解了广义雷诺方程、三维能量方程、三维固体热传导方程及载荷平衡方程 ,并考虑粘度随温度及压力、密度随粘度及压力的变化 ,在油膜与轴瓦界面使用热流连续性边界条件 ,得到了圆轴承油膜及轴瓦的三维温度场。结果表明最高温度并不出现在油膜与轴瓦交界面 ,不同圆周位置沿膜厚方向的最高温度出现位置不同。证实了考虑三维温度得到的轴承的润滑性能与考虑二维温度得到的轴承润滑性能有很大的差异。采用Newton-Raphson法求解广义雷诺方程和载荷平衡方程 ,采用快速扫描法求解由有限差分离散的能量方程和热传导方程 ,在计算中发现所使用的算法收敛速度快 ,大大节约了计算时间。