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闸门底枢摩擦副QT600-3/40Cr摩擦学性能及磨损表面功率谱密度表征

机械工程学报 2019年第17期55卷 102-109页

作者：秦红玲郭文涛李雪飞赵新泽徐翔三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室宜昌443000 河南科技大学高端轴承摩擦学技术与应用国家地方联合工程实验室洛阳471000

为了研究低速重载下接触应力对QT600-3/40Cr摩擦学性能的影响,以及表面功率谱密度与磨损机理、磨损速率间的对应关系,在MMW-1A立式万能摩擦磨损试验机上,采用销/盘配副面接触摩擦的形式,对闸门底枢摩擦副QT600-3/40Cr在脂润滑条件下进... 详细信息

为了研究低速重载下接触应力对QT600-3/40Cr摩擦学性能的影响,以及表面功率谱密度与磨损机理、磨损速率间的对应关系,在MMW-1A立式万能摩擦磨损试验机上,采用销/盘配副面接触摩擦的形式,对闸门底枢摩擦副QT600-3/40Cr在脂润滑条件下进行磨损试验研究,获得不同接触应力作用下的摩擦学性能。通过扫描电镜(SEM)对QT600-3/40Cr的磨损机理进行探讨,并结合一维表面功率谱密度(PSDID)和二维表面功率谱密度(PSDIID)对销试样磨损表面进行表征。结果表明,当接触应力从10.6 MPa依次增加至15.9 MPa、19.1 MPa、21.1 MPa时,磨损率依次增加11%、109%、592%,且磨损表面出现的犁沟现象逐渐严重,磨损形式皆为磨粒磨损。与此同时,PSDID和PSDIID值也随之增加,最大PSDID值依次增加22%、94%和598%,与磨损率的变化呈现相同趋势。PSDID主要集中在0~0.0075μm-1的空间频率范围内,PSDIID图存在明显的趋向性峰值分布,表明销试样磨损表面具有明显的主导空间频率,即磨损表面形貌具有一定的相似性,磨损机理尚未发生变化。可见,PSD对磨损机理与趋势的预测结果与SEM检测结果一致,可用于辅助分析QT600-3/40Cr摩擦副磨损机理与趋势。

关键词：闸门底枢 QT600-3/40Cr 摩擦学性能:磨损机理功率谱密度

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石墨润滑下人字闸门底枢摩擦副摩擦学性能

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润滑与密封 2022年第8期47卷 107-113页

作者：赵新泽王兴华徐翔张祖悦三峡大学机械与动力学院湖北宜昌443002 三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室湖北宜昌443002 河南科技大学高端轴承摩擦学技术与应用国家地方联合工程实验室河南洛阳471023

为研究石墨润滑条件下各参数对人字闸门底枢摩擦副摩擦磨损性能的影响,采用UMT-2多功能摩擦磨损试验机进行销-盘摩擦副试验,模拟闸门底枢低速重载工况条件,研究不同摩擦速度、石墨粒径下不同表面粗糙度人字闸门底枢摩擦副的摩擦磨损性... 详细信息

为研究石墨润滑条件下各参数对人字闸门底枢摩擦副摩擦磨损性能的影响,采用UMT-2多功能摩擦磨损试验机进行销-盘摩擦副试验,模拟闸门底枢低速重载工况条件,研究不同摩擦速度、石墨粒径下不同表面粗糙度人字闸门底枢摩擦副的摩擦磨损性能。试验结果表明:在不同转速工况下,表面粗糙度为0.8μm的摩擦副采用粒径10μm石墨颗粒润滑时润滑性能最优,表面粗糙度为2.0μm的摩擦副采用粒径21μm石墨颗粒润滑时润滑性能最优;随着转速增加,摩擦副摩擦因数与磨损量均增加。研究表明,石墨粒径大小和摩擦副表面粗糙度共同影响摩擦副摩擦学性能,这为闸门底枢的固体润滑剂选择和摩擦参数设计提供理论依据。

关键词：摩擦磨损摩擦因数石墨闸门底枢

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基于摩擦学的人字闸门底枢摩擦副设计系统

基于摩擦学的人字闸门底枢摩擦副设计系统

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作者：李林三峡大学

学位级别：硕士

底枢摩擦副是人字闸门的主要承载零部件,在船闸启闭运行时,底枢摩擦副系统受到摩擦磨损作用的影响。一旦人字闸门由于底枢摩擦副过度磨损发生故障,导致水运航线被迫停航,造成巨大经济损失和不良社会影响。对人字闸门底枢摩擦副接触受力... 详细信息

底枢摩擦副是人字闸门的主要承载零部件,在船闸启闭运行时,底枢摩擦副系统受到摩擦磨损作用的影响。一旦人字闸门由于底枢摩擦副过度磨损发生故障,导致水运航线被迫停航,造成巨大经济损失和不良社会影响。对人字闸门底枢摩擦副接触受力情况和磨损失效寿命进行分析建模,快速准确计算底枢蘑菇头接触应力和底枢摩擦副磨损失效寿命节点,及时采取相应措施对磨损失效底枢摩擦副进行维维替换。通过计算获得定量结果信息,寻求新建或改建人字闸门底枢摩擦副的优化运行工况,延长新设计底枢摩擦副的使用年限。论文开展了基于摩擦学的人字闸门底枢摩擦副设计系统的研究。以人字闸门底枢为研究对象,分析现有服役和新建或改建的人字闸门底枢摩擦副功能需求,确定了人字闸门底枢摩擦副摩擦学设计系统的结构设计、流程开发和功能分配。对底枢蘑菇头接触应力和底枢摩擦副磨损失效寿命有关计算方法进行了分析总结,建立了适用于不同底枢工况的数值计算模型。为直观表示底枢蘑菇头接触应力和底枢摩擦副磨损失效寿命结果输出,接触应力三维图和底枢二维CAD动态图形输出,需确定底枢结构尺寸、闸门运行参数、底枢匹配材料性能参数、润滑介质性能参数、润滑结构参数、磨损量参数,对底枢蘑菇头接触应力、底枢摩擦副磨损失效寿命和底枢设计关联尺寸进行分析和计算。依据现有人字闸门底枢摩擦学理论经验成果和课题组人员试验结果,采用面向对象开发技术和模块化设计思路方法,以Visual Studio 2013作为开发设计平台,利用C#和MATLAB混合编程的方法,辅助以数据库管理系统和Auto CAD2010图形显示功能,开发出一套基于摩擦学的人字闸门底枢摩擦副设计系统。完成的主要内容有:(1)利用结构化方法构建了底枢匹配材料和性能参数、润滑介质和性能参数、润滑结构参数、闸门运行参数、磨损量参数等辅助数据库管理系统,具有对参数进行增加、修改和删除的功能。(2)运用数学建模思想对不同工况底枢蘑菇头接触应力和底枢摩擦副磨损失效寿命进行分析建模,为后续设计系统的开发工作提供必要核心算法支撑。(3)确定开发过程关键技术支持,通过C#主界面程序调用MATLAB、Auto CAD2010特定接口函数,实现接触应力、磨损失效寿命计算结果输出和接触应力三维图、底枢二维CAD动态图纸显示输出,准确直观表现底枢蘑菇头接触应力分布特性和底枢二维图纸参数化设计功能。(4)搭建设计系统人机界面,编码开发。开发完成的人字闸门底枢摩擦副摩擦学设计系统,通过人机交互界面输入必需参数,调用核心数学模型进行计算,完成结果和图形输出。经黑盒运行测试,结果表明:本文采用的建模方法和设计开发技术是可行有效的,操作简单、计算准确高效的设计系统满足既定需求目标,对指导工程实际应用底枢摩擦副的日常维护和重新设计具有重要的意义。

关键词：闸门底枢摩擦副设计模块化建模摩擦磨损软件开发

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脂润滑条件下油槽参数对闸门底枢摩擦副磨损影响研究

脂润滑条件下油槽参数对闸门底枢摩擦副磨损影响研究

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作者：董江安三峡大学

学位级别：硕士

人字闸门底枢摩擦副的磨损问题一直以来都广受研究者的关注,本文通过等效试验的方法研究了不同油槽参数对摩擦副的摩擦磨损影响,以底枢的实际运行工况作为依据,按照等效与相似准则设计并制造了球面轴承摩擦磨损试验台,该试验台的加载力... 详细信息

人字闸门底枢摩擦副的磨损问题一直以来都广受研究者的关注,本文通过等效试验的方法研究了不同油槽参数对摩擦副的摩擦磨损影响,以底枢的实际运行工况作为依据,按照等效与相似准则设计并制造了球面轴承摩擦磨损试验台,该试验台的加载力和转速范围根据等效原理设置在0-2000N和0-5r/min之间,根据试验需求能够在线采集加载力、转速和扭矩值。选用常用的底枢配对副材料(45#钢和锡青铜)在脂润滑条件下,研究在轴瓦上开设不同参数的油槽对摩擦副的摩擦特性和机理进行分析,并从磨损量和摩擦系数角度出发来分析磨损情况,来获得最佳能够提高底枢耐磨性和使用寿命的一组参数,并对试验过后的润滑脂进行铁谱分析,根据铁谱分析结果分析不同油槽参数下各试样的磨损机理。其研究结果表明:(1)在5r/min和1500N的试验条件下,当油槽深度和油槽宽度一定时,轴瓦的磨损量和摩擦系数随着油槽数目的增加会有所减小,油槽数目为3条时,轴瓦的磨损量最大,磨损情况最为严重,而油槽数目为6条时,轴瓦的磨损量最小,耐磨性能最佳。当油槽数目和油槽宽度一定时,轴瓦的磨损量会随着油槽深度的增加呈现先减小后增大的趋势,油槽深度对轴瓦磨损量的影响存在一个最佳数值范围,油槽深度为0.25mm-0.75mm时,轴瓦的磨损量和摩擦系数会随着深度的增加而减小,当油槽深度范围在0.75mm-1.0mm时,此时轴瓦的磨损量反而会变大,因此最佳能够改善轴瓦耐磨性,提高轴瓦使用寿命的油槽深度为0.75mm。当油槽数目和油槽深度一定时,油槽宽度在2.0mm-3.0mm之间时,轴瓦的磨损量和摩擦系数会随着宽度的增加有所减小,油槽宽度达到3.0mm时,磨损量最小,当油槽宽度进一步增加到3.5mm时,轴瓦的磨损量开始增大,摩擦系数也一并增大,说明最佳能够提高轴瓦耐磨性的油槽宽度是3.0mm。(2)根据试验过后收集到的润滑脂做了铁谱分析试验,分析在不同油槽参数下各组配对副的磨损机理,分析结果表明,油槽参数的变化,并不会影响到摩擦副的磨损机理,十组配对副的磨损形式主要为疲劳磨损。(3)根据磨损量对各试样轴瓦的使用寿命做评价,得到了不同油槽参数下的各轴瓦磨损量达到2mm时失效的时间节点,根据磨损量和使用寿命综合考虑,得出当油槽数目为6条、深度0.75mm、宽度2.5mm时,底枢轴瓦的耐磨性最佳,使用寿命最长。

关键词：闸门底枢油槽参数磨损机理试验油槽优化

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京南电站人字闸门底枢改造及运行维护

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广西水利水电 2008年第6期 44-45页

作者：徐栋焜广西梧州桂江电力有限公司广西梧州543111

介绍京南水利枢纽船闸人字闸门底枢运行状况及存在的问题,分析了导致门叶整体下沉、不能调节的原因,论述了其技术改造和运行维护的经验。

关键词：闸门底枢技术改造运行维护京南水利枢纽

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船闸闸门底枢的结构仿真

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电子测试 2013年第12S期24卷 5-7页

作者：殷勇华王孟谢保春河海大学机电工程学院江苏常州213022

闸门是水工建筑物中的重要组成部分,是活动的挡水装置,用以调节流量、控制水位、保证工程效益的发挥。闸门形式的选定,将直接关系到水工建筑物的结构形式。闸门底枢是人字闸门、三角闸门中重要的支承运转部件,起到支撑闸门构件的作用,... 详细信息

闸门是水工建筑物中的重要组成部分,是活动的挡水装置,用以调节流量、控制水位、保证工程效益的发挥。闸门形式的选定,将直接关系到水工建筑物的结构形式。闸门底枢是人字闸门、三角闸门中重要的支承运转部件,起到支撑闸门构件的作用,以及作为叶门旋转中心轴。底枢是人字闸门中最容易发生故障的部件,因而需对其进行详细的分析设计和结构仿真。

关键词：船闸闸门闸门底枢结构仿真

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船闸闸门底枢的结构仿真

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电子测试 2013年第12期24卷 1-4页

作者：殷勇华王孟谢保春河海大学机电工程学院江苏常州213022

闸门是水工建筑物中的重要组成部分，是活动的挡水装置，用以调节流量、控制水位、保证工程效益的发挥。闸门形式的选定，将直接关系到水工建筑物的结构形式。闸门底枢是人字闸门、三角闸门中重要的支承运转部件，起到支撑闸门构件的作... 详细信息

闸门是水工建筑物中的重要组成部分，是活动的挡水装置，用以调节流量、控制水位、保证工程效益的发挥。闸门形式的选定，将直接关系到水工建筑物的结构形式。闸门底枢是人字闸门、三角闸门中重要的支承运转部件，起到支撑闸门构件的作用，以及作为叶门旋转中心轴。底枢是人字闸门中最容易发生故障的部件，因而需对其进行详细的分析设计和结构仿真。

关键词：船闸闸门闸门底枢结构仿真

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低速重载球面摩擦副石墨镶嵌润滑结构设计及比较

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润滑与密封 2023年第11期48卷 115-122页

作者：徐翔刘彪丰泽康赵新泽赵美云三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室湖北宜昌443002 石墨增材制造技术与装备湖北省工程研究中心(三峡大学) 湖北宜昌443002 河南科技大学高端轴承摩擦学技术与应用国家地方联合工程实验室河南洛阳471023

人字闸门底枢作为半球面摩擦副,在水下长时间以低速、重载工况运行,易因磨损导致故障。传统的油脂润滑容易造成环境污染,而固体镶嵌润滑是更为适宜的润滑方式。为了研究不同材料和轴瓦镶嵌结构对底枢摩擦副摩擦学性能的影响,通过试验得... 详细信息

人字闸门底枢作为半球面摩擦副,在水下长时间以低速、重载工况运行,易因磨损导致故障。传统的油脂润滑容易造成环境污染,而固体镶嵌润滑是更为适宜的润滑方式。为了研究不同材料和轴瓦镶嵌结构对底枢摩擦副摩擦学性能的影响,通过试验得到石墨填充润滑材料的力学性能以及不同条件下的摩擦因数;以三峡大坝人字闸门底枢为研究对象,从工程实际与理论分析角度设计了相同孔径和渐变孔径2种不同轴瓦镶嵌结构,利用有限元软件分析了球面静态接触和旋转运行状态下的接触应力,对比了光滑轴瓦、相同孔轴瓦和渐变孔轴瓦的理论摩擦因数。结果表明:从应力角度,相同镶嵌结构下石墨润滑优于高分子赛龙材料润滑;在相同填充面积条件下,3种结构中最大等效应力从大到小依次为渐变孔结构、相同孔结构和光滑结构,而从润滑以及理论摩擦因数角度看,渐变孔结构性能最好,然后依次为相同孔结构和光滑结构;相比镶嵌孔路径,无镶嵌孔路径上的轴瓦等效应力较小。因此,在实际应用中,应确保力学偏置方向与轴瓦的无镶嵌孔区域相符,以减小应力集中并提高润滑性能。

关键词：闸门底枢固体润滑石墨镶嵌轴瓦润滑结构

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