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喷射颗粒流润滑试验研究及有限元仿真

王家军  
【摘要】: 本文构建了向环块摩擦副间隙输送颗粒流的润滑试验装置。该装置能使颗粒和空气流均匀混合;密封罩可以有效防止颗粒物质污染环境;同时通过改变装置中的射粉、流化及旋流气压就可以调节进入到摩擦副中颗粒流的浓度。结合Timken摩擦磨损试验机,通过试验得知:此装置可以提供稳定而持续的颗粒流;在石墨颗粒流润滑状态下,进入到环块摩擦副间的石墨颗粒能够将环块表面间的摩擦转换为石墨颗粒间的摩擦,起到良好的润滑作用,并且其对温度的敏感程度低。 由于颗粒流运动非常复杂,因此从理论上研究颗粒流润滑特性面临很大困难。本文应用显式有限元法对颗粒流在楔形边界间的受剪切行为进行分析。在相同速度条件下,钢颗粒流的应力、对边界的摩擦力、及其模型能量均大于石墨颗粒流的应力、对边界的摩擦力及模型的能量;随着摩擦系数的提高,楔形摩擦副上、下边界受到钢颗粒流对其的摩擦力逐渐增大,并且在同一接触属性下,下边界所受的摩擦力大于上边界受到颗粒流的摩擦力;当钢颗粒受到下边界凸峰的挤压摩擦作用并通过楔形摩擦副的收敛间隙时,会产生较大的塑性变形;钢颗粒在通过楔形摩擦副的收敛间隙时对上边界产生很大的抬升力;并且模型的内能及摩擦耗能随着摩擦系数的增高明显增大。


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