为了探究铜基粉末冶金闸片块的摩擦磨损特性,在UMT-5摩擦试验机上进行销-盘摩擦试验,研究分析了转速、压力、温度对摩擦磨损性能的影响,并用3D光学显微镜对摩擦表面形貌进行分析。研究表明摩擦块在235N法向压力时,随着摩擦盘转速的升高和摩擦时间的增加,摩擦块表面逐渐形成稳定的摩擦膜,平均摩擦系数先上升后下降,磨损量先下降后上升,然后再下降;在353N的法向压力下,随着摩擦盘转速的升高和摩擦时间的增加,没有形成稳定的摩擦膜,平均摩擦系数呈增大趋势,磨损量先减小后增大。两种压力下摩擦块的主要磨损形式都从轻微剥落向磨粒磨损转变,最终转变为剥层磨损和黏着磨损。

为保证滑块使用寿命,提升AMT的换挡品质,针对换挡过程中滑块轴颈与拨叉之间的磨损情况进行数值模拟。建立有限元模型,并基于传热学理论,设置了拨叉和滑块的热边界条件,得出了同步过程中换挡滑块单次换挡结束时的磨损量与温度分布云图。基于Archard磨损理论,对单次换挡结束时的磨损量进行计算。通过BOX设计方法,对所需的17个仿真试验点进行有限元仿真,并且通过响应面分析得到滑块轴颈磨损量的线性回归预测模型,分析了换挡力、转动角度、摩擦因数对滑块轴颈磨损量的影响规律。研究结果表明,转动角度对轴颈磨损量的影响最为显著。

基于Archard磨损模型和Hertz接触理论为理论基础,将摆线轮齿廓啮合区域离散化,建立了摆线轮磨损的计算模型;根据该计算模型分析了各啮合点处滑动系数、磨损率、磨损量与啮合相位角之间的关系,并进行曲线拟合。结果表明,建立的数值计算方法可以实现对不同修形方法、不同尺寸、不同工况条件下摆线针轮齿廓磨损量的定量计算。

液压缸密封圈磨损原因较多,难以通过肉眼直观观察,很难找到直接原因,提出基于有限元的液压缸密封圈磨损量分析方法。基于液压缸密封圈几何模型、材料模型和物理模型,分析了橡胶密封圈在应力和应变上的非线性,通过定义应变密度函数,构建了液压缸密封圈的有限元模型。根据液压缸活塞的密封结构,分析了液压缸活塞的运动特点,利用Archard模型描述密封圈的外观特征变化,通过计算密封圈接触面上任意一点的磨损深度,分析液压缸密封圈的磨损量。试验结果表明,所研究方法可以对液压缸密封圈的裂纹深度与裂纹扩展角度进行有效分析,两项指标的试验分析与实测结果基本一致,裂纹深度的试验分析误差最大值仅为0.002 mm。方法有助于提高液压缸设计的密封可靠性。

优化电解参数对气缸套进行掩膜电解加工,同时采用数控铣床对缸套试件加工出相同或相近尺寸微坑,然后对不同加工方式的缸套进行往复摩擦磨损实验。结果表明:在富油工况下,掩膜电解加工微造型缸套摩擦系数比机械珩磨缸套试样减小了11.35%、比机械加工微造型减小了6.41%,磨损量比机械珩磨缸套试样减小了32.75%、比机械加工微造型缸套试样减小了4.56%;在贫油工况下,掩膜电解加工微造型缸套比机械珩磨缸套试样抗黏着磨损时间延长了48.52%,比机械加工微造型缸套试样延长了9.57%;通过对试样磨损前后表面形貌进行微观检测分析,微造型形貌和电化学协同作用造就了其优异的抗磨减摩性能。

在MMS-2A型滚动摩擦试验机上研究了干态、水态和水砂态三种工况下轮轨材料间的摩擦磨损行为,分析了轮轨试样表面的损伤情况。结果表明相比于干态,水会使轮轨材料间的摩擦因数、磨损量明显下降;水介质中撒砂可增加轮轨材料间的滚动摩擦因数和磨损量,且加重了轮轨表面的损伤,水砂态试验中的干摩擦会使摩擦因数恢复到干态下的正常水平;随水态、干态到水砂态工况的变化,车轮试样表面从粗糙凸起并伴有轻微剥落向严重剥落损伤转变,钢轨材料的表面损伤主要表现为片层状剥离并伴有剥落现象,但较车轮材料的剥落损伤程度轻。

轴向柱塞泵结构相对紧凑复杂,其可靠性与寿命的长短主要取决于三大摩擦副,缸体-配流盘摩擦副、缸体-柱塞摩擦副和斜盘-滑靴摩擦副,同时与该三对摩擦副的热处理工艺、加工精度以及配对材料相关,其中选用合理摩擦副材料最为重要。该文开展轴向柱塞泵缸体-配流盘摩擦副的磨损实验研究,选用缸体材料为烧结铜、ZQAL9-4,选用配流盘材料为25Cr3MoAl、18CrMnTi以及38CrMoAl,组成三对摩擦副,使用立式万能摩擦磨损试验机进行实验。结果发现以烧结铜、38CrMoAl为配对材料的摩擦副摩擦系数较低,且具有最小的磨损量,可以推荐作为轴向柱塞泵配流副材料选用,实验结果为解决配流盘磨损问题提供一定的参考性依据。

为提高Y15易切削钢的耐磨性能，对Y15钢试样表面进行离子氮化处理，并分别采用TiN、TiCN、AlTi—CrN进行镀膜处理。在SRVⅣ磨损试验机上考察制备的3种试样的摩擦磨损性能，并与盐浴渗氮处理试样进行比较。结果表明：3种离子渗氮＋涂层处理试样中，离子渗氮＋A1TiCrN涂层的耐磨性最好，其次是离子渗氮＋TiCN涂层和离子渗氮＋TiN涂层；盐浴渗氮试样的磨损机制主要为黏着磨损，离子渗氮＋TiN涂层试样的磨损机制以黏着磨损和磨粒磨损为主。其他2种试样的磨损机制主要为轻微犁沟和黏着磨损。

为提高模具的使用寿命,以模具钢5CrNiMo为研究对象,在试样表面加工不同面积占有率及高度的毛化织构,采用单因素轮换法,开展织构化试样的摩擦磨损性能试验研究。结果表明毛化织构面积占有率对跑和后试样摩擦因数影响不大,但织构面积占有率越大,其跑和阶段的摩擦因数波动越小,跑和性能越优;毛化织构高度对平均摩擦因数影响较大,织构高度越低,跑和稳定后平均摩擦因数越小;织构试样磨损量均小于未织构试样,织构面积占有率越大,织构高度越低,磨损量越小。与未织构试样相比,面积占有率45%、毛化高度3.5μm的织构试样可使摩擦因数减小85%,磨损量减小99%,表明激光毛化织构技术可优化塑性成形模具的摩擦学性能。

使用Archard模型计算磨损量,在Adams中建立舱门铰链的磨损模型,利用蒙特卡罗法计算舱门铰链磨损时的运动精度的可靠度。结果表明当在航线维修中发现舱门运动机构故障时,由铰链磨损导致失效的概率极小。