铸型尼龙端面扭动摩擦接触模型及试验验证.PDF

第 ３４卷　第 １期 摩 擦 学 学 报 Ｖｏｌ３４　Ｎｏ１ ２０１４年 １月 Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ Ｊａｎ，２０１４ 铸型尼龙端面扭动摩擦接触模型及实验验证 １，２ １，２，３ 滕　兵 ，王世博 （１．中国矿业大学 机电工程学院，江苏 徐州　２２１１１６； ２．中国矿业大学 摩擦学与可靠性工程研究所，江苏 徐州　２２１１１６； ３．清华大学 摩擦学国家实验室，北京　１０００８４） 摘　要：基于刚性平冲头压在弹性半无限空间的理论研究，建立了玻璃纤维增强铸型尼龙（ＭＣ尼龙）复合材料与 ＃ ４５钢的端面扭动摩擦模型，并开展了铸型尼龙端面扭动摩擦学试验．结果表明：摩擦扭矩 －角位移（Ｔ－ ）曲线随 θ 角位移幅值的增加由直线形、椭圆形最终转变为准平行四边形；纯ＭＣ尼龙及其复合材料（３％ＧＦ、５％ＧＦ）在扭动角 分别为０．５°、１°和２°时，扭动接触界面处于完全滑移状态，其不同的摩擦系数直接影响黏着半径与扭动角的关系， 即导致了不同的扭动界面接触机制；ＭＣ尼龙复合材料的扭矩随扭动角的增加急剧减小至稳定状态，由扭矩与扭动 角的关系还可知部分滑移状态时的扭矩值高于完全滑移状态的扭矩．不同角位移下的实验扭矩与计算曲线相似，揭 示了该扭动摩擦模型可近似预测ＭＣ尼龙复合材料的扭矩． 关键词：扭动摩擦模型；Ｔ－ 曲线；摩擦系数；接触机制 θ 中图分类号：ＴＨ１１７．３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００４－０５９５（２０１４）０１－００７３－０６ ＦｒｉｃｔｉｏｎＣｏｎｔａｃｔＭｏｄｅｌａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆＭＣ ＮｙｌｏｎＣｏｍｐｏｓｉｔｅｕｎｄｅｒＦａｃｅ－ｏｎ－Ｆａｃｅｔｏｒｓｉｏｎ １，２ １，２，３ ＴＥＮＧＢｉｎｇ ，ＷＡＮＧＳｈｉ－ｂｏ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ２２１１１６，Ｃｈｉｎａ ２．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｒｉｂｏｌｏｇｙａｎｄＲｅｌｉａｂｉｌｉｔｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ２２１１１６，Ｃｈｉｎａ ３．ＴｈｅＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＴｒｉｂｏｌｏｇｙ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｓｔｕｄｙｏｆａｒｉｇｉｄｆｌａｔｐｕｎｃｈａｃｔｉｎｇｏｎａｎｅｌａｓｔｉｃｈａｌｆ－ｓｐａｃｅ，ａｆａｃｅ－ｏｎ－ｆａｃｅｔｏｒｓｉｏｎａｌ ＃ ｆｒｉｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｇｌａｓｓｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｍｏｎ