润滑与密封

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刘祥玉, 徐楠, 李维民, 娄文静, 王晓波

润滑与密封. 2017, 42(5): 1-7,12. https://doi.org/10.3969/j.issn.0254-0150.2017.05.001

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采用溶胶-凝胶法在亲水性聚醚油中原位制备纳米二氧化硅微球。利用透射电镜系统考察反应条件，如氨水和水的添加量、正硅酸乙酯（TEOS）添加量、聚醚含量及水解温度对原位生成的纳米二氧化硅颗粒的直径和形貌的影响。结果表明：随着TEOS、氨水及水含量的增加，纳米二氧化硅颗粒直径逐渐增大；而随着聚醚油含量增加以及反应温度的升高，纳米二氧化硅颗粒直径逐渐减小直至出现严重团聚。使用四球摩擦磨损试验机，研究不同粒径的纳米二氧化硅微球对润滑油减摩抗磨性能的影响。结果表明，随着纳米颗粒添加量的增加其摩擦因数和磨斑直径呈现出先下降后上升的趋势；在纳米颗粒最佳添加量时，纳米颗粒直径越小其减摩抗磨效果越明显；同时，纳米二氧化硅润滑液具有优异的减摩抗磨性能，但其最佳添加量受颗粒直径影响呈非规律性变化。

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再生柴油机润滑油使用过程的摩擦学性能衰变评价

胡志远, 张凤珍, 张福强, 陈争, 楼狄明

润滑与密封. 2017, 42(5): 8-12. https://doi.org/10.3969/j.issn.0254-0150.2017.05.002

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为验证再生润滑油的可行性，以某公交车柴油机用15W-40润滑油为研究对象，开展润滑油使用周期内的摩擦学性能衰变评价，分析了原、再生润滑油使用过程中的承载能力、减摩抗磨能力、磨损表面形貌变化。结果表明：原15W-40润滑油、再生15W-40润滑油的承载能力、减摩抗磨能力相当；3个月使用周期内，随着使用时间的增加，原、再生润滑油的承载能力和减摩性能基本没有变化，再生润滑油第3个月使用期间的抗磨性能降低；与原15W-40润滑油比较，不同使用阶段再生15W-40润滑油润滑下的钢球磨斑形貌表面的划痕相对较宽，犁沟相对较长、较深，材料脱落的面积相对较大，再生润滑油的抗磨性能相对较差。

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二甲醚发动机活塞二阶运动-润滑耦合模型建立及数值分析

韩伟斌, 赵波

润滑与密封. 2017, 42(5): 13-19,77. https://doi.org/10.3969/j.issn.0254-0150.2017.05.003

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通过改造潍柴WP6发动机的供油、燃烧系统，开发出一台二甲醚发动机。试验采集二甲醚发动机燃烧参数，针对活塞运动和润滑分析，建立活塞裙部系统以及由曲轴、连杆、活塞组成的多体系统的耦合润滑模型。基于拉格朗日乘子法建立多体动力学方程，并采用有限单元法对润滑模型进行求解。将耦合计算结果与实验对比，验证模型准确性。根据现有二甲醚发动机活塞裙部的结构参数，研究不同活塞结构参数对敲缸及润滑的影响。结果表明，活塞间隙越小时，活塞二阶运动的空间越小，导致敲缸现象减弱，磨损降低，但较小的间隙会产生比较高的油膜剪切力，微凸体表面接触也会加剧，引起较大的摩擦力及摩擦功耗；活塞裙桶形面最高点的位置也会影响活塞裙-缸套系统的运动和润滑特性；桶形面与活塞销中心的距离越小越容易满足力与力矩平衡条件，有利于降低敲缸以及摩擦损耗。

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水润滑下316L不锈钢与聚醚醚酮摩擦磨损性能研究

张增猛, 孟繁毅, 侯交义, 宁大勇, 弓永军

润滑与密封. 2017, 42(5): 20-23,134. https://doi.org/10.3969/j.issn.0254-0150.2017.05.004

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为了寻找适合于水液压泵/马达的摩擦副材料，以316 L不锈钢与纯聚醚醚酮树脂、30%玻璃纤维增强PEEK （PEEKGF30）、30%碳纤维增强PEEK （PEEKCA30），PTFE和石墨及碳纤维填充PEEK （PEEKHPV）组成的摩擦副为研究对象，利用MMW-1立式万能摩擦磨损试验机测量摩擦副在水润滑下接触表面的摩擦因数和温度以及试样的磨损量，并通过激光共聚焦显微镜对试件表面磨损形貌进行分析。结果表明：316 L-PEEKHPV摩擦副的摩擦因数、摩擦温升、磨损量均小于其余3组摩擦副，适合作为水液压泵/马达的关键摩擦副材料。316 L不锈钢与PEEKGF30配对时，摩擦机制为涂抹和擦伤，磨损较为严重；与PEEKCA30配对时，摩擦机制为擦伤；与PEEKHPV配对时摩擦机制主要为划伤，磨损较为轻微。

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小孔节流静压气体轴承承载力分析

程志勇, 张燕平, 张再峰, 黄树红

润滑与密封. 2017, 42(5): 24-29,112. https://doi.org/10.3969/j.issn.0254-0150.2017.05.005

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以小孔节流静压气体轴承为研究对象，从节流孔内的流动出发，通过工程假设实现气体轴承的建模与分析，并借助MATLAB编程，采用有限差分法、牛顿迭代法实现对气膜流场二维设计计算，得到轴承的压力分布和承载力，并分析讨论对轴承承载力可能产生影响的因素，包括偏心率、轴承间隙、供气孔直径、环境温度、节流孔个数、供气压力。结果表明：不同参数对承载力影响不同，偏心率、轴承间隙及供气压力对承载力影响较大，增大偏心率、增大供气压力、减小轴承间隙、减小节流孔直径及增加节流孔个数，均会使轴承承载力变大；节流孔直径及每圈节流孔个数因为实际工程限制存在较佳值。

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基于间隙热源法的车轮踏面制动摩擦温升研究

陈帅, 吴磊, 付青云, 温泽峰, 王衡禹

润滑与密封. 2017, 42(5): 30-35. https://doi.org/10.3969/j.issn.0254-0150.2017.05.006

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针对传统模拟车轮踏面制动摩擦热流边界的加载方式存在的不足，如均布热源法计算精度较低和移动热源法计算效率较低，提出基于间隙热流加载法的车轮踏面制动摩擦温升有限元计算方法。以重载列车紧急制动为研究对象，通过与以往的移动热源法和均布热源法进行对比，研究新方法的计算精度和计算效率。计算结果显示：在计算精度方面，新方法不仅可以达到移动热源法的计算精度，还能体现均布热源法无法模拟的因闸瓦和踏面的接触-脱离现象导致的车轮踏面温度时间历程曲线波动现象。在计算时间方面，新方法的计算效率与均布热源法的相当，但新方法的计算速度比移动热源法的快4.3倍。

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浮环轴承环速比的试验研究

买吾拉·阿不都瓦克, 裴世源, 徐华, 买买提明·艾尼, 史雄飞

润滑与密封. 2017, 42(5): 36-40,45. https://doi.org/10.3969/j.issn.0254-0150.2017.05.007

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在浮环转子轴承系统静、动力学分析中，环速比是影响功耗、温升及转子轴承系统的稳定性和可靠性的重要指标。以水作为润滑介质，在工作转速1 000~10 000 r/min，载荷为45、75 N工况下，实验测量浮环轴承浮环的转速和环速比，并研究浮环转速和环速比随主轴转速的变化趋势。实验结果表明：浮环轴承能有效减小轴颈与轴瓦之间的相对速度，环速比与工作转速之间呈非线性关系；在重载工况下环速比随着主轴转速的升高快速下降，有进一步优化设计的需要，以维持环速比稳定，而在轻载工况下环速比随着主轴转速的升高而上升，说明浮环轴承更适合于高速轻载的场合。

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超长直列汽缸套接缝处冲击磨损试验装置及其试验研究

王德红, 徐久军, 朱峰, 李玉隐, 徐涛

润滑与密封. 2017, 42(5): 41-45. https://doi.org/10.3969/j.issn.0254-0150.2017.05.008

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针对超长直列汽缸接缝处与活塞环之间的高速冲击特点，设计高差速旋转"面-面"接触磨损试验装置。通过模拟活塞环与超长直列汽缸接缝处的接触状态、滑动速度所受蒸汽压力，测量活塞环、汽缸套不同位置的磨损量，观察活塞环、汽缸套磨损前后的形貌变化，探索在高速冲击下活塞环与超长直列汽缸套接缝处的磨损规律。结果表明：设计的高差速旋转"面-面"接触磨损试验装置，可以模拟超长直列汽缸与活塞环之间的高速冲击磨损行为；汽缸套接缝处存在倒角将增加该摩擦副磨损，尤其将大幅增加对摩活塞环的磨损；倒角汽缸套的"迎环面"磨损严重，行程中段及"背环面"磨损轻微。

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扩口式管接头拧紧过程扭拉关系研究

熊影辉, 丁晓宇, 刘检华, 唐承统

润滑与密封. 2017, 42(5): 46-52. https://doi.org/10.3969/j.issn.0254-0150.2017.05.009

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对扩口式管接头拧紧过程中各组件进行力学分析，分析接触面在装配过程中的接触状态。结果表明：扩口式管接头在拧紧过程中的6个接触面中，相对滑动的接触面有3个，分别是螺母与管接头之间的螺纹接触面，管套与螺母之间的环形接触面，管套与螺母之间的圆柱接触面。基于普通螺栓连接的扭拉关系，建立扩口式管接头扭拉关系的理论公式，采用六面体网格建模方法建立扩口式管接头（包含螺纹和升角）的仿真模型，并对扩口式管接头间隙及过渡2种配合形式的扭拉关系进行理论和仿真计算。结果表明：管套与螺母圆柱接触面为间隙配合时，扭拉关系理论公式的计算结果是非常准确的；管套与螺母圆柱接触面为过渡配合时，理论公式可能产生非常显著的误差，需要引入修正系数。

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阶梯腔结构对水润滑动静压阶梯腔艉轴承力学性能的影响

王建, 王优强, 王涛, 范晓梦

润滑与密封. 2017, 42(5): 53-57. https://doi.org/10.3969/j.issn.0254-0150.2017.05.010

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建立不同型腔数目和不同型腔长度的水润滑动静压阶梯腔艉轴承的三维实体模型，利用ANSYS Workbench软件对模型进行有限元静力分析，研究腔数和腔长对阶梯腔艉轴承力学性能的影响。结果表明：随着阶梯腔腔数增加，轴承应力集中区域减少且应力应变变化趋于平缓，而轴承位移值变化不大，因此增加腔数能有效改善艉轴承的力学性能，增加轴承的稳定性；阶梯腔腔长过大或者过小时都会导致轴承应力应变值变大，影响轴承的力学性能，对于6腔阶梯腔艉轴承，当腔长在420~460 mm之间时，轴承的力学性能相对稳定。

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膨润土的改性及膨润土润滑脂制备的实验研究

蒋明俊, 张东浩, 郭小川, 何燕

润滑与密封. 2017, 42(5): 58-65. https://doi.org/10.3969/j.issn.0254-0150.2017.05.011

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采用钠化剂NaF、NaCl、Na₂CO₃对膨润土进行钠化改性，进一步采用十八烷基三甲基氯化铵（1831）、十八烷基二甲基苄基氯化铵（1827）、十六烷基三甲基氯化铵（1631）对膨润土进行有机改性，考察膨润土的钠化和有机改性的条件，探讨膨润土润滑脂的制备工艺。结果表明：2%~3% Na₂CO₃在60℃~80℃下钠化30~60 min的效果较好；采用十八烷基三甲基氯化铵（1831）或十八烷基二甲基苄基氯化铵（1827）与十六烷基三甲基氯化铵（1631）复合改性都取得良好效果。利用改性膨润土作为稠化剂制备的润滑脂具有良好的高温性、胶体安定性、机械安定性、防锈抗腐性、抗水性和极压抗磨性。

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表面粗糙度对浮环轴承润滑静特性的影响

秦超, 康洋, 宋坤, 张浩, 甄冬, 师占群

润滑与密封. 2017, 42(5): 66-72,95. https://doi.org/10.3969/j.issn.0254-0150.2017.05.012

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为研究粗糙度对浮环轴承静特性的影响，基于雷诺方程并结合随机粗糙模型建立粗糙形状的浮环轴承模型，采用有限差分法对模型进行求解，得到浮环轴承润滑过程中的油膜厚度和油膜压力分布。结果表明：油膜承载力随粗糙度的增大而增大，内层油膜承载力大于外层油膜承载力；端泄流量随粗糙度的增大而减小，内层油膜端泄流量大于外层油膜端泄流量；摩擦功耗随粗糙度的增大而增大，内层油膜摩擦功耗小于外层油膜摩擦功耗。

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基于JFO边界条件的连杆衬套润滑特性理论分析

贺胜, 原霞, 史永鹏, 杨育光, 严鹏飞

润滑与密封. 2017, 42(5): 73-77. https://doi.org/10.3969/j.issn.0254-0150.2017.05.013

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采用有限差分法求解基于JFO （Jakobsson-Floberg-Olsson）边界条件（即质量守恒边界）下的雷诺方程，推导出连杆衬套油膜压力分布、油膜厚度、油膜承载力、润滑油端泄量表达式；建立连杆衬套在贫油润滑状态下的油膜压力分布模型，分析载荷对连杆衬套轴心轨迹位置、最大油膜压力和最小油膜厚度的影响。结果表明：在不同曲轴转速下，连杆衬套的润滑特性具有相同的变化规律，且在柴油机做功行程上止点的附近区域的油膜端泄量大于供油量，导致油膜的完整性被破会，形成空穴发生边界摩擦，甚至干摩擦或者磨损；连杆衬套与活塞销的最佳相对间隙为0.025%~0.05%。

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基于ABAQUS的油封密封性能研究

张付英, 王宏浩, 姜向敏

润滑与密封. 2017, 42(5): 78-82,101. https://doi.org/10.3969/j.issn.0254-0150.2017.05.014

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利用ABAQUS有限元分析软件模拟和分析旋转轴唇形油封在静态和动态2种状态下的密封性能。通过轴向推动建模方法，建立静态条件下油封的二维有限元模型，并分别对有无弹簧2种情况下的过盈量、弹簧劲度系数及理论接触宽度对油封静态密封指标接触压力和接触宽度的影响进行分析。在动态条件下建立油封的三维有限元模型，并分析旋转轴转速和唇口与轴之间的摩擦因数对油封摩擦力和摩擦扭矩的影响。分析结果表明，过盈量相同的情况下，带弹簧的油封密封性能高于不带弹簧的油封，且油封的密封性能随弹簧劲度系数的增加而提高，随理论接触宽度的增大而降低；密封的摩擦扭矩随摩擦因数的增加而增大，但轴的转速变化对其影响不大。

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小孔斜度对车厢气膜减阻效果的模拟实验研究

曹立峰, 谢小鹏, 周受钦

润滑与密封. 2017, 42(5): 83-85. https://doi.org/10.3969/j.issn.0254-0150.2017.05.015

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针对厢式运输车的减阻问题，采用厢体表面气膜减阻的方法，并通过模拟风阻测试试验探讨小孔斜度对厢体气膜减阻效果的影响。在主流速度25 m/s、渗流速度3 m/s条件下，分别对厢体表面具有15°、30°、45°、60°和90°五种不同小孔斜度的厢体模型在可变风速测阻装置中进行风阻模拟测试。结果表明，厢体的气膜减阻率随着小孔斜度的增大而逐渐增大，当小孔斜度为90°时，可以取得5.324%的最大减阻率。

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高速机床主轴石墨轴承材料的选型与性能评价

王建磊, 延育东, 张健, 崔亚辉, 贾谦

润滑与密封. 2017, 42(5): 86-91. https://doi.org/10.3969/j.issn.0254-0150.2017.05.016

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低黏介质润滑可让机床电主轴获得更高的转速以实现高速高效加工，石墨由于其物性上的优点特别适于低黏介质润滑环境。为选择一种合适的石墨轴承材料使之配合高速加工的需要，在对主轴使用工况分析的基础上，获得石墨轴承材料的性能需求参数。根据性能需求，设计由材料力学实验、热物理实验和摩擦学实验所组成的石墨材料性能测试体系。选取4种常见石墨作为备选材料，对其力学性能、热物理性能及摩擦磨损性能进行测试及评价，并从微观结构上解释产生性能差异的原因。研究结果表明：石墨化度适中并经过浸渍处理的石墨材料更宜于作为高速轴承的选材。

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外弯矩下螺栓法兰连接紧密性研究

郑小涛, 程阳, 高九阳, 喻九阳, 徐建民

润滑与密封. 2017, 42(5): 92-95. https://doi.org/10.3969/j.issn.0254-0150.2017.05.017

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为准确分析螺栓法兰连接系统的紧密性，利用当量内压法﹑当量轴向力法和变形协调方程，研究外弯矩作用下螺栓法兰连接中的垫片压紧应力。分析结果表明：若利用当量内压法来计算，外弯矩等同于内压，相当于增大了系统的内压，但并不能体现出外弯矩作用下垫片应力在螺栓法兰连接系统分布的不均匀性；而利用当量轴向力法来计算，可以体现出整个系统在承受外弯矩作用导致的垫片应力沿管道圆周方向按余弦分布的不均匀性，并且垫片受拉侧和受压侧的压紧应力相差增大，其中受拉侧垫片应力减小，受压侧垫片应力增大，因此螺栓法兰连接的紧密性需重点考虑受拉侧的垫片应力。

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分瓣式磁脂旋转密封装置耐压性能试验研究

张其滨, 余中军, 王东

润滑与密封. 2017, 42(5): 96-101. https://doi.org/10.3969/j.issn.0254-0150.2017.05.018

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某型大容量蒸发冷却电机上采用的磁脂旋转密封装置具有分瓣结构、运转线速度高、密封间隙大、密封直径大等特点。为测试其耐压性能，建立分瓣式磁脂旋转密封装置耐压性能试验平台，在转轴极齿间及靠近腔体内侧布置压力传感器测点，测试各道磁脂密封耐压压力，研究极齿间距、线速度等参数对分瓣式磁脂旋转密封装置耐压性能的影响。结果表明：各道极齿间的密封耐压性能分布规律与理论值不一致；极齿间距越大，则该道磁脂密封耐压能力相对较高；在一定范围内，线速度对各道磁脂密封耐压能力影响很小。

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叶片式摆动液压缸门形密封结构的设计及性能分析

朱志超, 蒋林, 郭晨, 程文凯

润滑与密封. 2017, 42(5): 102-108,116. https://doi.org/10.3969/j.issn.0254-0150.2017.05.019

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针对叶片式摆动液压缸的泄漏问题，设计一种门型密封结构，该结构具有"自密封"优点，能够根据工作压力的变化调节密封压力，对密封面进行自适应密封。基于有限元分析方法，在ANSYS中建立门形密封结构的接触模型，研究预压缩量、工作压力对接触面压力和油膜厚度的影响。结果表明：当门形密封结构的预压缩量在0~2 mm，工作压力在0~3 MPa范围内时，密封面的接触应力分别同预压缩量和工作压力呈线性关系，反映自密封功能非常理想；同时密封面油膜分布呈楔形分布，具有良好的承载能力和润滑性，减少了密封面的摩擦力，提高了叶片式摆动液压缸缸的运动效率和稳定性。

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基于双弹簧双活塞本构模型的聚合物密封材料黏弹特性表征

黄传辉, 张磊, 王前, 陆兴华

润滑与密封. 2017, 42(5): 109-112. https://doi.org/10.3969/j.issn.0254-0150.2017.05.020

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提出一种新型的双弹簧、双活塞黏弹性本构模型来表征聚合物密封材料黏弹特性，并推导相应的蠕变方程和应力松驰方程。以聚四氟乙烯和聚醚型聚氨酯，在CETR UMT-2型试验机及LKDM-2000轮廓摩擦磨损仪上考察其蠕变、松驰特性，并与本构模型计算结果进行比较。该本构模型计算得到的聚四氟乙烯和聚醚型聚氨酯的蠕变、松驰特性与实验结果基本一致，表明该本构模型能较好地反映这2种聚合物材料的黏弹性质。

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材料表面品质相似度与摩擦因数关系

汤梓铭, 任靖日, 李昌杰

润滑与密封. 2017, 42(5): 113-116. https://doi.org/10.3969/j.issn.0254-0150.2017.05.021

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采用大止推圈摩擦副，针对两个物体在相互摩擦过程中，材料配合的相互耦合摩擦现象进行实验研究。选取模糊聚类分析法建立计算模型，研究对摩两表面品质相似度与摩擦因数的关系。实验结果表明：两对摩表面品质的相似度与摩擦因数之间明显相关；在干摩擦试验各参数相同条件下，随着对摩表面品质相似度的增大其摩擦因数也增大。计算得到的表面相似度与摩擦因数Pearson相关性大于0.8，证明所提出的表面品质相似度计算模型的正确性。

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一种彩色铁谱图像自动分割方法

濮亚男, 陈闽杰

润滑与密封. 2017, 42(5): 117-122. https://doi.org/10.3969/j.issn.0254-0150.2017.05.022

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铁谱图像有效分割是实现铁谱图像自动化分析的基础，但彩色磨粒图像背景颜色相对单一，磨粒区域同时包含亮区域和暗区域且与背景色差较大，且部分磨粒存在黏连的情况，因此铁谱图像的有效分割难以实现。根据彩色铁谱图像特点，提出基于两次K-means颜色聚类分离磨粒区域与背景区域后，再对磨粒区域采用改进的分水岭算法分割黏连磨粒的图像分割方法。该方法解决了铁谱图像中亮暗磨粒同时存在的情况下磨粒提取不完全的问题，并实现了黏连磨粒的分割。实验结果验证了该方法的有效性。

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材料空间环境效应研究方法与展望

雍青松, 马国政, 王海斗, 何鹏飞

润滑与密封. 2017, 42(5): 123-129. https://doi.org/10.3969/j.issn.0254-0150.2017.05.023

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空间环境是多因素交叉耦合作用的复杂、动态系统，是影响空间装备正常服役的重要因素，深入开展空间特殊环境效应研究已成为世界各国降低航天器在轨故障率、保证空间装备长期可靠运行的重要手段。总结近30年来世界各国进行空间环境效应研究的主要方法，即空间飞行试验、地基模拟试验和数值仿真计算，分析各种研究方法的优点与不足；综述各主要航天大国材料空间环境效应的研究现状，指出今后可以从基础理论和技术设备两方面对空间环境效应进行深入研究，通过开发新型的模拟试验设备和先进的数值仿真技术，未来将有望大大减少空间环境效应研究的周期和成本，从而加速推进相关空间材料和技术的研究与应用。

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固体膜润滑剂耐燃油及摩擦学性能研究

鲍天骄, 李凤兰, 王振军, 李阳阳, 王彦

润滑与密封. 2017, 42(5): 130-134. https://doi.org/10.3969/j.issn.0254-0150.2017.05.024

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通过系列耐燃油及摩擦学性能试验设计，模拟固体膜润滑剂在发动机燃油系统中的实际应用条件，对比研究满足MIL-PRF-46010标准的固体膜润滑剂（牌号A）、航空通用高温固体膜润滑剂（牌号B）以及航天用中温固体膜润滑剂（牌号C）在燃油系统中的耐燃油及摩擦磨损性能。结果表明：喷气燃料对A型固体膜润滑剂的影响不大，喷气燃料浸泡前后A型固体膜润滑剂的平均摩擦因数均在0.02~0.05范围内，耐磨寿命均在1 h以上；A型固体膜润滑剂与喷气燃料长期接触不会影响喷气燃料的性能；A型固体膜润滑剂材料不论是在承载能力、耐磨寿命还是耐燃油性能方面都明显优于B型及C型固体膜润滑剂，这是因为A型固体膜润滑剂中的MoS₂和Sb₂O₃起到了协同抗磨作用。

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伺服机构密封结构装配力预测与失效判据研究

胡逸洲, 王辉君, 丁勇

润滑与密封. 2017, 42(5): 135-140. https://doi.org/10.3969/j.issn.0254-0150.2017.05.025

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针对伺服机构大尺寸组件密封装配环节中密封件装配质量无法实时评判的问题，提出建立密封结构装配力预测模型的方法。建立装配力有限元分析模型，分析影响装配力的关键因素，根据压装试验确定模型的具体参数。预测模型结果与实验结果趋势相同，验证预测模型的合理性。通过仿真得到密封件正常装配状态下装配力-装配路径曲线的包络范围，将其应用到伺服机构大尺寸组件密封装配工作中，将降低密封装配失效及失效带来的不利影响，有效提高密封装配可靠性和质量。

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2017年, 第42卷, 第5期　
刊出日期：2017-05-15

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