摩擦副
關(guān)注創(chuàng)建者：元元 創(chuàng)建時(shí)間：2015-10-30
摩擦副的視頻教程
ANSYS-WorkBench教程 曲柄連桿機(jī)構(gòu)剛?cè)狁詈稀⑽佪單仐U瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)有限元仿真
本課程結(jié)合工程實(shí)際，使用workbench軟件對(duì)曲柄連桿機(jī)構(gòu)與蝸輪蝸桿的工作過(guò)程進(jìn)行仿真，課程包含：曲柄連桿機(jī)構(gòu)及曲柄滑塊（除運(yùn)動(dòng)副的設(shè)置外、還設(shè)置了摩擦副）。運(yùn)用瞬態(tài)分析模塊，介紹了分析子步與計(jì)算收斂性的設(shè)置。詳細(xì)展示瞬態(tài)分析的建模流程與參數(shù)設(shè)置的過(guò)程，并配有詳盡的仿真案例。
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摩擦副的實(shí)例教程
因此，在這類機(jī)械中存在著許多摩擦副，這是容積式流體機(jī)械與動(dòng)力式流體機(jī)械（如離心泵、液力變矩器與耦合器等）最根本的差別。
液壓泵和液壓馬達(dá)中的摩擦副
1. 密封作用：滑動(dòng)面的摩擦副要構(gòu)成一個(gè)密封面，否則會(huì)造成高壓大量泄漏，降低容積效率，甚至不能建立要求的壓力。
2. 潤(rùn)滑作用：滑動(dòng)面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，如不能形成必要的潤(rùn)滑條件，則摩擦副很快就磨損，甚至燒壞。
3. 力的傳遞作用：摩擦副的一方往往有很大的力傳遞給另一方，而力的大小一般是和泵或馬達(dá)的壓力負(fù)載成正比的。
擠壓油膜理論
如果摩擦副之間已經(jīng)形成具有一定厚度的初始油膜厚度，在外載荷的作用下，油膜被擠壓變薄。與此同時(shí)，在摩擦副間形成壓力場(chǎng)，此壓力場(chǎng)的合力，可以平衡外載荷力。油膜受擠壓而產(chǎn)生的平衡外載荷力的效果，稱為油膜的擠壓效應(yīng)。
設(shè)有一半徑為R的圓盤(pán)，與壁面之間開(kāi)始形成的油膜厚度為h，在外載力W的作用下，圓盤(pán)的油膜受擠壓而變薄，即有一定的流量要從圓盤(pán)下向外側(cè)排出，同時(shí)在圓盤(pán)底面產(chǎn)生了壓力場(chǎng)，此壓場(chǎng)的合力，與外載荷力向平衡。
平面圓盤(pán)下油膜的承載能力，與壓下的速度成正比，與油膜厚度的三次方成反比，與油的粘度和圓盤(pán)半徑有關(guān)。油膜厚度越薄，其承載能力大幅增加。但當(dāng)載荷越大，作用時(shí)間越長(zhǎng)，甚至發(fā)生圓盤(pán)與壁面的直接接觸，這時(shí)油膜擠壓效應(yīng)就沒(méi)有作用了。
展開(kāi) 論壇上有位朋友問(wèn)到為何他的模型中摩擦力一直為0的問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題至今我也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)根本原因，但是經(jīng)過(guò)多次嘗試還是有一些發(fā)現(xiàn)的，在此共享給大家，希望大家一起探討下，找出其根源。
首先介紹下模型，一個(gè)球體沿一根直線，用點(diǎn)線副連接，給出一個(gè)初始速度，給一個(gè)Z反方向的三點(diǎn)力，在點(diǎn)線副上添加摩擦力。
這個(gè)需要提到一點(diǎn)是如果靜摩擦系數(shù)為0的話，仿真過(guò)程中摩擦力一直為0。
而如果靜摩擦力不為0，摩擦力是正常的。
這是我在R11版本中的仿真結(jié)果，然后換了R12版本，這時(shí)靜摩擦系數(shù)為0時(shí)，摩擦力也是正常的。
我試過(guò)相同的方法在不同版本軟件中建立該模型，驗(yàn)證了結(jié)果如上所述。
下面大家可以研究下R11版本是否可以在該模型中實(shí)現(xiàn)靜摩擦力為0時(shí)候的摩擦力。
R11版本模型：
mocali_R11.rar
R12版本模型：
mocali_R12.rar
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展開(kāi) 在這種工況下應(yīng)用的機(jī)械密封，會(huì)使密封件材料出現(xiàn)冷脆性，大氣中的水汽會(huì)在密封裝置的大氣側(cè)面上凍結(jié)，摩擦副端面液膜容易汽化等。尤其是當(dāng)介質(zhì)稍有泄漏，漏出的液態(tài)烴在大氣側(cè)立即汽化，帶走大量的熱，機(jī)械密封環(huán)境溫度急劇下降，使用一般的密封材料，如橡膠或聚四氟乙烯普遍變脆，導(dǎo)致密封失效，泄漏增大而一發(fā)不可收拾。有些企業(yè)采用雙端面機(jī)械密封，在介質(zhì)和大氣之間設(shè)一隔離室，其間通以封油以緩和低溫的影響。但這種結(jié)構(gòu)的機(jī)械密封安裝要求復(fù)雜，且還需配封液系統(tǒng)，使用溫度也受到限制，代價(jià)比較高。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，使用波紋管機(jī)械密封比較好，主要表現(xiàn)在用金屬波紋管和柔性石墨代替輔助密封圈，解決了密封圈材料發(fā)生冷脆而失彈及緩沖作用的問(wèn)題，如用DBM型、YH-604/606/609型等。在液態(tài)烴泵上使用波紋管機(jī)械密封時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
a)金屬波紋管材料選用耐低溫、塑性及韌性好的Hastelloy-C，AM350，Carpenter20等；
b）摩擦副材料在兩種特殊情況下的選用：
1)對(duì)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備，介質(zhì)內(nèi)若含有較多的固體顆粒，此時(shí)選用“硬對(duì)硬”結(jié)構(gòu)(在實(shí)際應(yīng)用中選了YG6-YG6)較好，一般連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)壽命8000h以上；
2)對(duì)間歇性的運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，摩擦副選用碳化鎢或碳化硅對(duì)特種石墨。
c)由于在低溫條件下，摩擦副端面的汽化對(duì)機(jī)械密封性能影響很大，除選取較合適的材料外，合理選取端面比壓(主要是波紋管的壓縮量，一般比通常使用中所給的壓縮量大15%~30%為宜)，在機(jī)械密封元件靠近大氣側(cè)通入25℃左右的冷卻水，以改善摩擦副潤(rùn)滑環(huán)境。
展開(kāi) 2 .插拔力計(jì)算的理論基礎(chǔ)
查閱《機(jī)械工程師手冊(cè)》第二版的磨擦篇章，得到以下摩擦系數(shù)：
表1 不同摩擦副的摩擦系數(shù)[5]
摩擦副
銅
黃銅
黃銅
黃銅
青銅
青銅
青銅
鋼
摩擦副
銅
黃銅
青銅
鋼
青銅
鋼
塑料
鋼
摩擦系數(shù)m
0.2
0.17
0.16
0.19
0.15~0.20
0.15~0.18
0.21
0.15
2.1 電子連接器的插拔力理論
在電子連接器插拔過(guò)程中，金屬之間的摩擦力起主要的插拔力量作用。這個(gè)摩擦力主要指金屬端子之間的摩擦力，也包括金屬外殼之間的摩擦。插拔過(guò)程中的端子摩擦圖解見(jiàn)圖5-2。因電子連接器的設(shè)計(jì)公差問(wèn)題，塑膠本體之間的摩擦力一般很小，除了個(gè)別類型需要考慮塑膠本體之間的摩擦力對(duì)插拔力的作用，大部份都可忽略。不同摩擦副的摩擦系數(shù)可查閱表1。由于電子連接器的金屬表面都覆蓋有電鍍膜（端子通常是電鍍鎳上再鍍金，而金屬外殼一般會(huì)鍍上錫或鎳，是一層較軟的表面膜），屬于邊界摩擦。因此，電子連接器各部份的實(shí)際摩擦系數(shù)會(huì)比表1中的數(shù)據(jù)稍小。
展開(kāi) 
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摩擦副的最新內(nèi)容
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提升閥：https://www.norgren.com.cn/3704.html
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提升閥的核心優(yōu)勢(shì)
密封性能優(yōu)異，泄漏率極低
提升閥采用閥芯垂直升降實(shí)現(xiàn)啟閉，密封面通常為錐面或平面精密配合，關(guān)閉時(shí)依靠彈簧力或介質(zhì)壓力實(shí)現(xiàn)緊密貼合，相比滑閥等結(jié)構(gòu)，提升閥無(wú)滑動(dòng)摩擦副
提升閥在實(shí)際工程中有哪些典型應(yīng)用案例？1個(gè)月前
諾冠官網(wǎng)IMI Norgren：https://www.norgren.com.cn/
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半導(dǎo)體制造：潔凈與精準(zhǔn)的極致追求
在半導(dǎo)體晶圓加工過(guò)程中，任何微小的顆粒污染或氣體壓力波動(dòng)都可能導(dǎo)致整批產(chǎn)品報(bào)廢，諾冠提升閥以超低內(nèi)泄漏（通常小于0.01L/min）和無(wú)滑動(dòng)摩擦副的設(shè)計(jì)，極大降低了顆粒生成風(fēng)險(xiǎn)，成為化學(xué)氣相沉積
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一、半導(dǎo)體制造設(shè)備：潔凈與精準(zhǔn)的雙重保障
在半導(dǎo)體晶圓加工過(guò)程中，對(duì)氣體純度、壓力穩(wěn)定性和控制精度的要求極高，任何微小的顆粒污染或壓力波動(dòng)都可能導(dǎo)致整片晶圓報(bào)廢，諾冠提升閥采用全金屬密封或高分子復(fù)合材料密封結(jié)構(gòu)，具備超低內(nèi)泄漏（通常小于0.01 L/min），且無(wú)滑動(dòng)摩擦副
高壓比例閥的靜態(tài)特性包括哪些方面？2個(gè)月前
滯環(huán)（Hysteresis）
滯環(huán)是指輸入信號(hào)上升與下降過(guò)程中，同一輸出值對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)差值，小滯環(huán)意味著閥門響應(yīng)更“跟手”，控制更精準(zhǔn)，諾冠通過(guò)磁路優(yōu)化與摩擦副材料創(chuàng)新，將滯環(huán)壓縮至<1%，有效消除“死區(qū)”，讓系統(tǒng)在啟停、換向時(shí)更加平穩(wěn)無(wú)聲。
三、為什么選擇諾冠高壓比例閥？
它可以改善潤(rùn)滑液在摩擦副界面的潤(rùn)滑效果，減少摩擦和磨損；也可以提高涂層的附著性和均勻性；還可以調(diào)節(jié)涂布過(guò)程中的涂布速度和涂布厚度分布，實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的涂布控制。
本案例建立了一微通道屏障結(jié)構(gòu)，模擬了電場(chǎng)作用下液體在微通道內(nèi)受到屏障邊界作用后的流動(dòng)。
[6] 崔?。?em>摩擦副表面織構(gòu)特征對(duì)潤(rùn)滑特性影響規(guī)律的研究[D]．西安：西安理工大學(xué)，2013.
[7] 曲海富．海洋工程防爆墻結(jié)構(gòu)有限元分析[D]．天津：天津大學(xué)，2007.
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[9] 李蕾．綠色營(yíng)銷概論[M]．甘肅：蘭州大學(xué)出版社，2009.
圖5 載荷9N下磨損深度
圖6 不同滑行距離下的磨損深度
當(dāng)滑行距離較小時(shí)，三種載荷下的摩擦副都處于磨損磨合期，磨損深度大致相同。載荷增大會(huì)直接增大接觸面之間的摩擦力，使得表面接觸位置的最大切應(yīng)力增加，增加了產(chǎn)生裂紋的可能性。此外，摩擦力增大，所引起的拉應(yīng)力也會(huì)增大，從而使裂紋擴(kuò)展加劇。在相同的滑動(dòng)距離下，從3N到6N產(chǎn)生的磨損深度增量明顯大于從6N到9N產(chǎn)生的磨損深度增量。
（３）間隙值大小影響最大傾角的出現(xiàn)周期以及波動(dòng)范圍，但對(duì)最大傾角波動(dòng)范圍影響不大，引起摩擦副相對(duì)固定位置的偏磨，降低了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的壽命。
參考文獻(xiàn)：
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古拉布勞·帕蒂爾和蘇塔里亞[2]研究了潤(rùn)滑油中不同濃度的抗磨添加劑對(duì)凸輪從動(dòng)件副摩擦學(xué)參數(shù)的影響。作者得出的結(jié)論是，抗磨添加劑的最佳濃度取決于具體應(yīng)用以及凸輪從動(dòng)件對(duì)中使用的材料類型。Nega Tesfie Asfaw [3]專注于使用有限元方法對(duì)凸輪和從動(dòng)件系統(tǒng)進(jìn)行磨損分析（有限元法）。在結(jié)果部分，作者介紹了特定凸輪和從動(dòng)件系統(tǒng)的磨損分析，其中包括顯示磨損模式和磨損量的圖表。
3.冷卻潤(rùn)滑液流量的控制
泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，必須用少量的液體對(duì)內(nèi)磁轉(zhuǎn)子與隔離套之間的環(huán)隙區(qū)域和滑動(dòng)軸承的摩擦副進(jìn)行沖洗冷卻。冷卻液的流量通常為泵設(shè)計(jì)流量的2%-3%，內(nèi)磁轉(zhuǎn)子與隔離套之間的環(huán)隙區(qū)域由于渦流而產(chǎn)生高熱量。當(dāng)冷卻潤(rùn)滑液不夠或沖洗孔不暢、堵塞時(shí)，將導(dǎo)致介質(zhì)溫度高于永磁體的工作溫度，使內(nèi)磁轉(zhuǎn)子逐步失去磁性，使磁力傳動(dòng)器失效。
