目前石油机采仍以抽油泵为主要装置,而柱塞表面磨损是影响抽油泵工效及寿命的关键因素。现有技术存在成本高、效果不佳等问题,鉴于此,凭借仿生方法学低耗高效优势,基于生物体表非光滑耐磨减阻特性,设计并加工仿生织构柱塞试样,探究多工况往复式润滑摩擦性能。试验结果表明,仿生织构可降低约40%的摩擦阻力,提高了耐磨性能。随后,测定实际柱塞表面仿生织构加工前后漏失量,经对比未发现明显差异,保证了泵效。

端面密封表面摩擦性能对叶片式液压摆动油缸的稳定运行有重大影响。对端面密封在不同粗糙度下、织构处理前后的接触压力与摩擦性能展开研究,综合分析粗糙度、织构化处理与端面密封摩擦性能的关系。将MATLAB与COMSOL相结合,建立端面密封有限元模型,仿真分析不同粗糙度、是否织构化处理等不同条件下的接触压力分布;结合对应摩擦实验获得端面密封摩擦力分布,并考虑叶片密封润滑模型,建立摆动油缸总摩擦力计算模型;最后通过摆动油缸实验,验证理论分析的准确性。结果表明一定预压缩量下,接触压力随粗糙度的增大而增大;油润滑状态下,织构化表面摩擦性能优于未处理表面;所建立的总摩擦力计算模型可用于分析摆动油缸在不同粗糙度等条件下的摩擦性能。

针对现有铁钻工旋扣钳转矩不足、紧扣效率低的问题,对铁钻工旋扣钳滚轮和钻杆的摩擦特性进行研究,分析了铁钻工上、卸扣过程中滚动摩擦力、静摩擦力的影响因素及提高旋扣钳转矩的方法。在此基础上,开展碳纤维滚轮的旋扣摩擦转矩试验研究,得出该材料滚动摩擦、静摩擦转矩相对现有钢制滚轮摩擦转矩可提高50%,旋扣钳滚轮使用该材料对钻杆损伤小、可提高旋扣转矩、提升上卸扣效率的结论。并给出继续优化材料的配方,改善耐磨性,跟踪油田现场应用及优化旋扣钳使用程序的发展建议。

在往复压缩机的使用过程中,气阀、活塞环、填料环等密封件起到关键的密封作用,保障了压缩气体的稳定。密封件的耐磨程度,决定着泄漏量的大小,也直接关系着产品的性能。近年来,人们对密封件的常用材料——聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)及其复合材料,进行了深入的摩擦学研究,取得了大量的研究成果。在介绍往复压缩机原理和密封件的基础上,对往复压缩机所用PTFE、PEEK及其复合材料的摩擦学研究进行综述,为今后往复压缩机密封件摩擦学研究提供帮助。

汽车发动机抗扭连杆支架的连接可靠性影响汽车行驶中的乘坐舒适性、车身稳定性以及操控稳定性。影响其连接可靠性的主要因素是紧固连接处的摩擦性能。通过试验分别测试了3个试样的摩擦因数。试验结果表明:3个试样的摩擦因数实测值分别为0.27、0.30、0.33,大于其摩擦因数的评定值0.22,符合评定标准且该试验工装夹具及安装设计能够达到试验标准。

以不同纤维方向C/SiC复合材料分别与氧化铝增韧的氧化锆陶瓷（Al2O3-ZrO2）及调质处理的4^~#钢组成摩擦副进行销-盘摩擦实验,研究对摩副材料及纤维方向对摩擦副摩擦磨损性能及磨损机制的影响。结果表明,C/SiC复合材料与Al2O3-ZrO2和45^#钢摩擦时,其垂直纤维叠层方向的摩擦磨损性能均优于平行纤维叠层方向,且垂直纤维叠层方向C/SiC复合材料与Al2O3-ZrO2摩擦副具有最小的摩擦因数和磨损率,摩擦过程更稳定;纤维C/SiC复合材料与Al2O3-ZrO2陶瓷和45~#钢摩擦副的磨损形式主要均为磨粒磨损,与45^#钢摩擦时还伴随着化学磨损。

基于流固耦合的基本理论,考虑橡胶衬层弹性变形因素,构建出水润滑艉轴承橡胶内衬有限元模型,利用MATLAB软件数值分析橡胶内衬厚度对水膜厚度和水膜压力的分布状况及摩擦性能的影响规律,并在SSB-100型艉轴承试验机上进行试验验证。研究结果表明：在相同的工况下,随着内衬厚度的增加,橡胶衬层弹性变形增大,水膜厚度增大,水膜压力减小;相应地,流体润滑效果越好,摩擦因数越小;在相同厚度下,随着转速的增大,摩擦因数先减小后趋于平稳。试验结果验证了仿真分析的正确性。

以鲨鱼皮为仿生对象,通过在超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)水润滑尾轴承表面设计出菱形和棱条两种表面织构,研究在水润滑条件下PE-UHMW的摩擦性能。利用CBZ–1船舶轴承摩擦磨损试验机进行滑动摩擦磨损实验并对其摩擦系数进行监测采集,使用表面轮廓仪及超景深显微镜对其表面形貌进行观察,并测量了试样的平均磨损速率。结果表明在载荷为0.8MPa下,当转速为50r/min时,棱条织构试样短时间内能够有效地降低摩擦系数;但随着转速上升至150r/min和500r/min时,棱条织构恶化了PE-UHMW试样的摩擦性能,而菱形织构试样的摩擦系数一直低于无织构试样;在转速为150r/min状态下,随着载荷从0.4MPa增加到0.8MPa,三种试样的平均摩擦系数及平均磨损速率逐渐上升,同时两种织构对PE-UHMW试样表面的摩擦性能起到不同程度的改善作用。

考虑织构参数对零件表面性能影响的多变性和复杂性，以间隙密封液压缸为研究对象，在液压缸的缸筒内壁构造椭圆微织构形貌，采用循环迭代法研究椭圆织构的长短轴比、椭圆率以及面积占有率等多个椭圆形状参数同时变化对缸筒表面动压润滑和摩擦性能的影响；同时在获得最优椭圆织构参数后进一步分析了液压缸与活塞间隙以及活塞运动速度对织构表面摩擦特性的影响。结果表明此种方法可以得到最优椭圆织构参数即优势区间，即当椭圆织构的长、短轴尺寸分别为a∈［0.43,0.46］mm，b∈［0.29,0.32］mm，缸筒表面产生最大动压和最佳润滑特性，且存在一个最佳间隙值（2μm）使得织构表面油膜承载力最大，而活塞运动速度对缸筒表面的摩擦性能影响较小。

运用计算流体动力学理论，建立高压多路阀滑阀副液固两相流场和冲蚀的数学模型，对阀芯上开有微沟槽和均压槽的滑阀副内流场进行数值模拟，比较微沟槽和均压槽阀芯对泄漏量、卡紧力引起的轴向摩擦力、壁面摩擦力和壁面磨损率等摩擦性能的影响，将数值模拟结果与工程实际结果进行对比。结果表明，高压多路阀芯应用微沟槽表面织构技术后，其泄漏量、壁面摩擦力和磨损率均比均压槽降低，卡紧力引起的最大轴向摩擦力比均压槽稍大，微沟槽的摩擦性能优于均压槽；微沟槽表面织构技术可以有效提高高压多路阀的使用寿命；SSTk-ω模型和DPM模型能有效地模拟滑阀副液固两相流的流动规律。