摩擦副的案例
液壓泵與馬達中的摩擦副
因此，在這類機械中存在著許多摩擦副，這是容積式流體機械與動力式流體機械（如離心泵、液力變矩器與耦合器等）最根本的差別。
液壓泵和液壓馬達中的摩擦副
1. 密封作用：滑動面的摩擦副要構成一個密封面，否則會造成高壓大量泄漏，降低容積效率，甚至不能建立要求的壓力。
2. 潤滑作用：滑動面的相對運動，如不能形成必要的潤滑條件，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的壓力負載成正比的。
摩擦副油膜理論簡述
擠壓油膜理論
如果摩擦副之間已經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，在摩擦副間形成壓力場，此壓力場的合力，可以平衡外載荷力。油膜受擠壓而產生的平衡外載荷力的效果，稱為油膜的擠壓效應。
設有一半徑為R的圓盤，與壁面之間開始形成的油膜厚度為h，在外載力W的作用下，圓盤的油膜受擠壓而變薄，即有一定的流量要從圓盤下向外側排出，同時在圓盤底面產生了壓力場，此壓場的合力，與外載荷力向平衡。
平面圓盤下油膜的承載能力，與壓下的速度成正比，與油膜厚度的三次方成反比，與油的粘度和圓盤半徑有關。油膜厚度越薄，其承載能力大幅增加。但當載荷越大，作用時間越長，甚至發生圓盤與壁面的直接接觸，這時油膜擠壓效應就沒有作用了。
展開 答網友問題8之在點線運動副上使用摩擦力
論壇上有位朋友問到為何他的模型中摩擦力一直為0的問題，這個問題至今我也沒有發現根本原因，但是經過多次嘗試還是有一些發現的，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，一個球體沿一根直線，用點線副連接，給出一個初始速度，給一個Z反方向的三點力，在點線副上添加摩擦力。
這個需要提到一點是如果靜摩擦系數為0的話，仿真過程中摩擦力一直為0。
而如果靜摩擦力不為0，摩擦力是正常的。
這是我在R11版本中的仿真結果，然后換了R12版本，這時靜摩擦系數為0時，摩擦力也是正常的。
我試過相同的方法在不同版本軟件中建立該模型，驗證了結果如上所述。
下面大家可以研究下R11版本是否可以在該模型中實現靜摩擦力為0時候的摩擦力。
R11版本模型：
mocali_R11.rar
R12版本模型：
mocali_R12.rar
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展開 機械密封的失效原因分析及在實際中的應用，總結的非常全面！
在這種工況下應用的機械密封，會使密封件材料出現冷脆性，大氣中的水汽會在密封裝置的大氣側面上凍結，摩擦副端面液膜容易汽化等。尤其是當介質稍有泄漏，漏出的液態烴在大氣側立即汽化，帶走大量的熱，機械密封環境溫度急劇下降，使用一般的密封材料，如橡膠或聚四氟乙烯普遍變脆，導致密封失效，泄漏增大而一發不可收拾。有些企業采用雙端面機械密封，在介質和大氣之間設一隔離室，其間通以封油以緩和低溫的影響。但這種結構的機械密封安裝要求復雜，且還需配封液系統，使用溫度也受到限制，代價比較高。根據實際經驗，使用波紋管機械密封比較好，主要表現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生冷脆而失彈及緩沖作用的問題，如用DBM型、YH-604/606/609型等。在液態烴泵上使用波紋管機械密封時應注意以下幾點：
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)對連續運轉的設備，介質內若含有較多的固體顆粒，此時選用“硬對硬”結構(在實際應用中選了YG6-YG6)較好，一般連續運轉壽命8000h以上；
2)對間歇性的運轉設備，摩擦副選用碳化鎢或碳化硅對特種石墨。
c)由于在低溫條件下，摩擦副端面的汽化對機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)，在機械密封元件靠近大氣側通入25℃左右的冷卻水，以改善摩擦副潤滑環境。
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連接器 插拔力性能分析研究與實踐 ￥50
2 .插拔力計算的理論基礎
查閱《機械工程師手冊》第二版的磨擦篇章，得到以下摩擦系數：
表1 不同摩擦副的摩擦系數[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程中，金屬之間的摩擦力起主要的插拔力量作用。這個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。插拔過程中的端子摩擦圖解見圖5-2。因電子連接器的設計公差問題，塑膠本體之間的摩擦力一般很小，除了個別類型需要考慮塑膠本體之間的摩擦力對插拔力的作用，大部份都可忽略。不同摩擦副的摩擦系數可查閱表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際摩擦系數會比表1中的數據稍小。
展開 多盤制動器的摩擦分析
最近小弟正用ansys做一個多盤制動器的摩擦分析，多盤制動器的結構和離合器的差不多，我做的是三組轉動盤和四組定盤構成6對摩擦副，相互擠壓通過動盤于定盤間的摩擦實現制動。由于摩擦副太多，要是用三維模型分析的話計算量太大，模型也較為復雜，看過一篇博士論文也做的相類似的制動器，他采用熱機耦合的軸對稱單元plane13，進行了熱機分析，可小弟我怎么也做不出來，無法施加繞對稱軸y軸的轉動。希望得到高人指點。附上我做的6對摩擦副的接觸壓力分布圖。先謝了！
附件地址：http://download.caenet.cn/ShowInfoDetail.aspx?ID=7801
展開 泵設備機械密封漏液的原因及解決辦法
故障二：真空固體顆粒雜質引起的機械密封滲漏
產生原因：固體顆粒進入密封端面, 會劃傷或加快密封端面的磨損,水垢和油污在軸(套) 表面的堆積速度超過摩擦副的磨損速度, 致使動環不能補償磨耗位移, 硬對硬摩擦副的運轉壽命要比硬對石墨摩擦副的長, 因為固體顆粒會嵌入石墨密封環的密封面內。
解決方法：在固體顆粒容易進入的位置應選用碳化鎢對碳化鎢摩擦副的機械密封。
三. 因其他問題引起的機械密封滲漏
機械密封中還存在設計、選擇、安裝等不夠合理的地方。
(1) 彈簧壓縮量一定要按規定進行, 不允許有過大或過小的現象, 誤差±2mm , 壓縮量過大增加端面比壓, 摩擦熱量過多, 造成密封面熱變形和加速端面磨損, 壓縮量過小動靜環端面比壓不足, 則不能密封。
(2) 安裝動環密封圈的軸(或軸套) 端面及安裝靜環密封圈的密封壓蓋(或殼體) 的端面應倒角并修光,以免裝配時碰傷動靜環密封圈。
機械密封本身是一種要求較高的精密部件, 對設計、機械加工、裝配質量都有很高的要求。在使用機械密封時, 應分析使用機械密封的各種因素, 使機械密封適用于各種泵的技術要求和使用介質要求且有充分的潤滑條件, 這樣才能保證密封長期可靠地運轉。
展開 Tribo-X|專用于軸承、齒輪等摩擦潤滑系統的摩檫學計算軟件
充油率（上）流水動壓（下）-示例
典型應用價值
解決了傳統CAE方法難以計算油膜的困難，Tribo-X可以幫助我們在設計摩擦潤滑系統過程中解答以下問題：
1、是否有足夠的承載能力？
2、運動過程中是否出現混合摩擦嗎？會產生多少摩擦損失？
3、溫度是否達到預期？潤滑油是否超過極限溫度？
4、摩擦副表面光潔度對整個系統產生什么影響？
5、應該使用哪種潤滑劑？采用何種潤滑輸入方式？
6、……
Hypermesh聯合LS-dyna剎車制動盤仿真分析
擅長領域：dyna/abaqus/hypermesh
專家檔案: http://www.yqgqt.org.cn/content/other/1586
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這是系列案例，后期將會有更多案例推出，歡迎大家關注并點贊～
1 前沿
摩擦制動器工作時，運動部件在運動過程中，由于接觸所產生的摩擦會使得摩擦副元件的溫度升高，而溫度升高對材料的性能參數有影響，對摩擦副的摩擦學特性也有重要的影響，會直接影響摩擦制動器的性能，所以對摩擦制動器元件溫度場的分析在制動器的設計中具有重要的意義。在傳統的摩擦表面溫度場分析中，大都簡單地假設摩擦熱產生于相互接觸的摩擦副表面，并且人為地預先將熱流分配于相互摩擦的摩擦副的表面上，同時，熱流在兩摩擦副之間的分配是隨時間而改變的。為了更好的研究制動器元件在工作過程中的溫度場的變化，采用著名的顯示動力學計算軟件ANSYS LS-DYNA對制動器進行熱固耦合分析。
LS-DYNA是國際著名的非線性動力分析軟件，是功能齊全的幾何非線性（大位移，大轉動和大應變），材料非線性和接觸非線性程序，LS-DYNA程序有二維和三維熱分析模塊，可以進行穩態或瞬態的熱分析，和熱固耦合分析，可以處理熱傳導，對流和輻射各種熱問題，在焊接，沖壓，鍛壓及碰撞過程中可方便的參考熱問題（如塑形能轉化為熱能的問題）及熱應力問題等。摩擦制動器在工作過程中不僅有制動盤的大位移非線性，而且有制動盤和摩擦片的接觸非線性，并且隨著摩擦產生的熱會使得制動盤和摩擦片溫度均大幅升高，使得其材料性能參數發生變化，涵蓋了幾何非線性，接觸非線性，材料非線性等眾多非線性因素，因此選擇LS-DYNA軟件對制動器的工作原理及溫度場進行仿真研究。
展開 使用MSC.MARC的磨損仿真實例
并且各種不同材料構成的摩擦副所對應的K差別巨大，并且可以知道材料的磨損與摩擦形成和法向壓力成正比，與材料的硬度成反比。此式就是Archard的磨損模型，式中認為與摩擦副產生磨損有關的因素是法向壓力、摩擦的距離和材料硬度，但是在磨損的過程中，還有其他因素的影響，即使相同材料的磨損在不同的情況下，磨損系數也會有很大的差異，所以磨損系數K的物理意義其實是排除了前三個磨損因素外的所有影響磨損的因素的集合，代表了一個摩擦副可能發生磨損概率的大小，所以，磨損系數不易確定，并且變動的范圍很大，因此，對于特定的工作工況，如此次的指型鎖卡住脫開實驗，應該根據本實驗來確定機構的磨損系數，即在使用有限元仿真的過程中，確定磨損系數是保證整個運算結果是否準確的關鍵。在理想條件下，研究者在理想條件下測的了一些金屬接觸的實驗數據，可供設置系數時參考，如下表所示。
常見碳鋼實驗磨損系數K
以上的磨損系數是在實驗數據基礎上得到的，它們與實際的工況最大的區別就是實際工況中，摩擦的環境更復雜；磨損的作用時間更長，包括了指型鎖的整個使用周期；法向壓力是變化的，這種變化可能導致接觸表面產生新的凸起和凹陷，從而導致磨損的加劇。
1. 導入模型。
卡爪鎖模型是inp類型的網格文件，使用hm生成，其中接觸的部分進行了網格優化以便磨損計算。該網格文件使用hm導出后可以直接導入marc。基座是剛體，直接以IGS文件導入。如下圖所示：
2. 賦予網格材料屬性
如下圖所示。材料使用普通碳鋼。
3. 硬度和磨損系數
然后，在wear模塊中設置相應的硬度和磨損系數，其中硬度為193，磨損系數為0.0003。如下圖所示：
4. 設置摩擦系數
在contact body中設置變形體的摩擦系數。摩擦系數為0.1。
展開 基于simsolid和AnsysWorkbench齒輪夾臂機構靜力學分析對比
圖3夾臂機構的約束條件、圖4為夾臂機構的載荷施加、圖5為各齒輪間接觸設置，摩擦系數設置為0.1。
圖3 夾臂機構邊界條件
圖4 夾臂機構邊界條件
圖5 接觸設置
二、兩軟件分析設置對比
2.1 AnsysWorkben軟件設置
（1）網格設置：設置網格單元尺寸為5mm。
（2）接觸設置：齒輪間采用摩擦副接觸，摩擦系數設置為0.1，采用拉格朗日計算公式等如下圖
圖6 摩擦副接觸設置
圖7 摩擦副接觸設置
（3）齒輪的軸承約束設置
圖8 軸承約束設置
（4）載荷步設置
圖9載荷步設置
2.2 Simsolid軟件設置（分析類型設置為接觸非線性）。
展開 
【機械設計】一文讀懂，機械密封相關知識，請收藏！
為延長其使用壽命，除了選擇恰當的摩擦副材料和合適的端面比壓外，正確的安裝和維修也可起到重要的作用。
本文通過日常檢修的實踐，分析了機械密封失效泄漏的主要原因，總結出了如何延長機械密封使用壽命的方法。
2 機械密封失效泄漏的原因分析
化工設備中使用的機械密封種類繁多，型號各異，但主要泄漏點有五處：
①軸套與軸間的密封；
②動環與軸套間的密封；
③動、靜環間密封；
④對靜環與靜環座間的密封；
⑤密封端蓋與泵體間的密封。
機械密封中流體可能泄漏的途徑如圖1中的A、B、C、D 四個通道。
2.1動靜環端面磨損導致機械密封泄漏
不管哪種類型的機械密封，最主要的特點即密封面為垂直于旋轉軸線的端面，也就是將極易泄漏的軸向密封改為不易泄漏的端面密封。所以，機械密封失效的主要形式是靜、動環之間的磨損失效。動、靜環端面摩擦副主要靠彈簧推力來壓緊， 阻止泄漏。動、靜環壓得越緊越不易泄漏，但其間的摩擦力也隨之增大，動、靜環接觸端鏡面在較大摩擦力的作用下會很快磨損，最后失效泄漏。
展開 剎車盤怎么冷卻更高效？CFD仿真來教你！
鼓式制動是通過液壓裝置將剎車鼓內的剎車片往外推，使剎車片與剎車鼓之間形成摩擦產生制動效果。其特點是成本低，工作可靠，制動力大，但是散熱較差，抗熱衰退性較弱。目前主要應用在入門級車的后輪制動器，更多的是應用于商用車領域。盤式制動如下圖所示，通過卡鉗將剎車片壓緊制動盤，靠剎車片與制動盤之間的摩擦來實現制動。它的特點是成本較高，散熱好，抗熱衰退性強，制動效果好，目前乘用車基本采用的是這種盤式制動。
根據散熱性能要求的不同，盤式制動還可以分為普通的盤式制動，通風盤式制動和打孔通風盤式制動。普通盤式制動，即沒有通風結構，通常會布置在后制動器上。通風盤式制動，即在普通盤式制動基礎上增加了通風結構，散熱更好，是目前最常見的制動盤形式。而對于一些高性能的跑車，在通風盤基礎上還會增加很多通風孔，進一步提高它的冷卻效果。
保時捷911上的打孔通風制動盤
說完結構原理和分類，我們就要談談什么是制動器的熱衰退性。簡單一些來說，就是溫度升高后制動摩擦副的摩擦系數會降低，制動性能會下降。所以如果一個制動系統的散熱比較好，長時間制動后摩擦副的溫度也不高，那么我們就說這個制動器的抗熱衰退性能較好。
為了提高制動系統的抗熱衰退性，就需要對制動盤進行散熱，有研究表明，制動盤冷卻過程中，有90%的熱量是通過熱對流形式的帶走的，通過熱輻射帶走的熱量則不到10%。因此對制動盤進行合理的設計，組織制動盤周圍氣流，加強其對流散熱能力，是提高制動器制動性能的重要方法。
實際中一些性能跑車，為了提高制動盤的散熱能力，也有設計一些專門的導風結構，比如保時捷911 GT3中設計如下圖所示的通風口和導流罩。
既然提到了導風結構以及對流換熱，那我們的CFD又該派上大用場了。
展開 三種不同密封形式泵的安全性比較
B處為靜環7與壓蓋4端面之間的密封；C處為動環3與軸（或軸套）9配合面之間的密封，因能隨補償環軸向移動并起密封作用，所以又稱副密封；D處為壓蓋與泵殼端面之間的密封。B、D、C三處是靜止密封，一般不易泄漏。
2、單端面密封離心泵的結構和軸封特性
如圖2-3所示，單端面密封離心泵的軸封由一對摩擦副密封端面組成，只有一級密封，一般有自沖悉系統，無外供液沖洗冷卻系統，當這一級密封泄漏時，泵體介質會直接泄漏到環境中，主要適用于一般介質場合。
與其他輔助密封并用時，可用于帶懸浮顆粒、高溫、高壓等場合。
圖2-3：單端面密封
3、雙端面密封離心泵的結構和軸封特性
如圖2-4所示，雙端面密封離心泵的軸封由兩對摩擦副密封端面(動靜環摩擦副1、動靜環摩擦副2）組成，需外供封液系統，帶有泄漏液收集和泄漏報警裝置的雙機封密封。
一級是內機封，由泵體工藝介質提供潤滑沖洗；一級是外機封，由外供液系統進行冷卻、沖洗。
雙端面密封具有兩級密封，當內機封泄漏時，會先泄漏到外級機封的沖洗冷卻系統壓力罐，而沒有直接泄漏到環境中來，確保初步的安全。
只有內外兩級機封都泄漏時，泵體介質才會泄漏到環境中，適用于強腐蝕、高溫的介質、氣體介質、易燃易爆、易揮發、低粘度的介質，以及高真空等場合。
展開 三種不同密封形式泵的安全性比較
B處為靜環7與壓蓋4端面之間的密封；C處為動環3與軸（或軸套）9配合面之間的密封，因能隨補償環軸向移動并起密封作用，所以又稱副密封；D處為壓蓋與泵殼端面之間的密封。B、D、C三處是靜止密封，一般不易泄漏。
2、單端面密封離心泵的結構和軸封特性
如圖2-3所示，單端面密封離心泵的軸封由一對摩擦副密封端面組成，只有一級密封，一般有自沖悉系統，無外供液沖洗冷卻系統，當這一級密封泄漏時，泵體介質會直接泄漏到環境中，主要適用于一般介質場合。與其他輔助密封并用時，可用于帶懸浮顆粒、高溫、高壓等場合。
圖2-3：單端面密封
3、雙端面密封離心泵的結構和軸封特性
如圖2-4所示，雙端面密封離心泵的軸封由兩對摩擦副密封端面(動靜環摩擦副1、動靜環摩擦副2）組成，需外供封液系統，帶有泄漏液收集和泄漏報警裝置的雙機封密封。一級是內機封，由泵體工藝介質提供潤滑沖洗；一級是外機封，由外供液系統進行冷卻、沖洗。雙端面密封具有兩級密封，當內機封泄漏時，會先泄漏到外級機封的沖洗冷卻系統壓力罐，而沒有直接泄漏到環境中來，確保初步的安全。只有內外兩級機封都泄漏時，泵體介質才會泄漏到環境中，適用于強腐蝕、高溫的介質、氣體介質、易燃易爆、易揮發、低粘度的介質，以及高真空等場合。
圖2-4：雙端面密封爆炸圖
4、屏蔽泵的結構和軸封特性
（1）屏蔽泵的工作原理及結構
如圖2-5所示，屏蔽泵是一種無密封泵，泵和驅動電機都被密封在一個被泵送介質充滿的壓力容器內，此壓力容器只有靜密封，并由一個電線組來提供旋轉磁場并驅動轉子。這種結構取消了傳統離心泵具有的旋轉軸密封裝置，故能做到完全無泄漏。
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