高频电场下摩擦界面的损伤机制及电蚀防护研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51705508
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:24.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0505.机械摩擦学与表面技术
- 结题年份:2020
- 批准年份:2017
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2018-01-01 至2020-12-31
- 项目参与者:张松伟; 吴贵智; 宋俊杰; 苏云峰; 李毅;
- 关键词:
项目摘要
With the advances of the national energy-efficiency project in motor system,the frequency control technology has been widely applied in industrial equipments, railway cars and electric vehicles. However, the application of frequency controlled power supplies poses additional problems to the reliability of these machines. The bearings in the system was found to be damaged in a short time due to the high frequency shaft voltage which is induced by the converters. Although the electrical damages in bearings, which is also called “electrical pitting”, are known for decades, and the pitting mechanism in the friction interfaces have been well investigated, the electrical conditions used in previous researches were DC or low-frequency AC. Therefore, in this project, the high frequency voltage was used, which has the analogous nature with the shaft voltage in converter driving system. By investigation into the electrical damage behavior of friction interfaces, as well as the breakdown and degradation process of lubricating oils under the applied high frequency electrical field, it aims to elucidate the actual pitting mechanism of rolling bearings in frequency controlled driving system. Then, from the point of lubricants, through the compositional design in lubricants, the solutions with combined performances of friction reduction and protection against electrical damage are expected to be developed, which is hopefully able to solve the issue of premature failure of rolling bearings in machines driven by frequency control technology.
变频调速技术作为我国电机系统节能改造的关键技术,已广泛用于工业生产、轨道交通和新能源汽车等领域。然而,由变频器诱导产生的MHz级高频轴电压对系统内轴承造成的“电蚀”损伤已成为困扰变频驱动系统运行安全的重要隐患。电蚀是指在轴电压下电流通过轴承并在轴承组件表面造成的电气损伤,已有关于摩擦界面电蚀机制的研究多采用直流或低频交流的电场条件,本项目拟采用更近于变频驱动系统轴电压特性的高频外加电场,系统研究高频电场下摩擦界面的电气损伤行为、液体润滑剂的击穿、降解和性能衰退行为等,阐明变频驱动系统中轴承电蚀的发生机制。进一步,从润滑材料角度出发,以强化摩擦界面耐电气损伤性能为切入点,结合抗电蚀纳米润滑添加剂,实现摩擦界面的润滑与电蚀防护功能一体化。本课题的开展有助于解决轴承电蚀这一影响变频驱动系统运行可靠性的共性问题,具有重要的经济和社会效益。
结项摘要
本项目以变频驱动系统中轴承的润滑与电蚀防护需求为背景,开展外加电场下摩擦界面的电气损伤机制,以及电蚀防护功能润滑材料的设计、制备与性能研究,发展了两套用于评价润滑材料在外加电场下服役性能的测试系统;基于搭建的测试系统,研究了聚α烯烃(PAO)、乙二醇、癸二酸二异辛酯、去离子水、离子液体等润滑介质在电场环境下的结构稳定性,形成了以低介电常数、弱导电性合成烃为基础油,构筑抗电蚀润滑材料的基础油选型依据。围绕最具应用潜力的PAO润滑油,研究了其在载流摩擦界面的服役性能,阐明在其润滑下,摩擦界面的电气损伤机制。考察了不同电学性能纳米添加剂的载流摩擦行为,发现了聚四氟乙烯(PTFE)和六方氮化硼(h-BN)两类具有应用潜力的抗“电蚀”润滑材料,并阐明了其在载流摩擦界面的成膜机制及抗电蚀机理,发现绝缘性添加剂在基础油中的分散均一性及稳定性,是阻断电弧放电路径,实现高可靠电蚀防护的关键。基于该研究发现,项目发展了一种新型脲基改性h-BN纳米材料及其制备技术,解决了h-BN二维纳米材料在非极性基础油中高均一稳定分散这一瓶颈问题,并报道了其特殊的超声响应成胶行为及成胶机理。该材料是首个报道的具有声学响应成胶性能的纳米凝胶材料,其不仅提供了一种调控纳米润滑材料流变行为的新途径,所提出的成胶机理也为其他二维纳米材料构筑超声响应凝胶提供了启示,此外,其特殊的相变响应行为有望解决纳米凝胶作为轴承润滑材料时高效抗电蚀与振动流失的矛盾,具有一定的应用价值。项目执行期间共发表研究论文8篇,其中SCI收录6篇,申报发明专利4件。本项目的研究工作,为研究团队后续参与有关绝缘电机轴承润滑技术的国家重点研发计划项目申报,奠定了重要研究基础。
项目成果
期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Carbon dots as an additive for improving performance in water-based lubricants for amorphous carbon (a-C) coatings
碳点作为添加剂,可提高无定形碳 (a-C) 涂层水基润滑剂的性能
- DOI:10.1016/j.carbon.2019.09.055
- 发表时间:2020-01-01
- 期刊:CARBON
- 影响因子:10.9
- 作者:Tang, Jinzhu;Chen, Shuqing;Ding, Qi
- 通讯作者:Ding, Qi
The effects of ultrasonication on the microstructure, gelling and tribological properties of 12-HSA soft-nanocomposite with LaF3 nanoparticles
超声处理对 LaF3 纳米颗粒 12-HSA 软纳米复合材料微观结构、凝胶化和摩擦学性能的影响
- DOI:10.1016/j.colsurfa.2019.124247
- 发表时间:2020-02
- 期刊:Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects
- 影响因子:--
- 作者:Ruochong Zhang;Qi Ding;Songwei Zhang;Yi Li;Qingbo Niu;Lingling Yang;Jun Ye;Litian Hu
- 通讯作者:Litian Hu
Construction of a continuously layered structure of h-BN nanosheets in the liquid phase via sonication-induced gelation to achieve low friction and wear
通过超声诱导凝胶化在液相中构建连续层状六方氮化硼纳米片结构,以实现低摩擦和磨损
- DOI:10.1039/c9nr03685g
- 发表时间:2019
- 期刊:Nanoscale
- 影响因子:6.7
- 作者:Zhang Ruochong;Ding Qi;Zhang Songwei;Niu Qingbo;Ye Jun;Hu Litian
- 通讯作者:Hu Litian
碳纳米润滑添加剂的维度与尺寸对聚四氟乙烯-水润滑体系的摩擦学作用规律与机制研究
- DOI:--
- 发表时间:2020
- 期刊:中国科学:技术科学
- 影响因子:--
- 作者:汤金柱;陈术清;刘语;李航;赵安宁;权鑫;丁奇
- 通讯作者:丁奇
Effect of cation nature on vacuum tribo-degradation and lubrication performances of two tetrafluoroborate ionic liquids
阳离子性质对两种四氟硼酸盐离子液体真空摩擦降解和润滑性能的影响
- DOI:10.1016/j.triboint.2020.106360
- 发表时间:2020-04
- 期刊:Tribology International
- 影响因子:6.2
- 作者:Li Yi;Zhang Songwei;Ding Qi;Hu Litian
- 通讯作者:Hu Litian
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其他文献
神经内镜手术治疗早期高血压脑出血的临床疗效分析
- DOI:--
- 发表时间:2020
- 期刊:中华神经外科杂志
- 影响因子:--
- 作者:王立忠;初君盛;赵立辉;丁奇;孙慧渊;闫俊飞;侯源
- 通讯作者:侯源
4种鸡汤中游离氨基酸的组成及呈味贡献对比分析
- DOI:10.13550/j.jxhg.2015.11.011
- 发表时间:2015
- 期刊:精细化工
- 影响因子:--
- 作者:丁奇;赵静;孙颖;陈怡颖;张玉玉;孙宝国;陈海涛;刘玉平
- 通讯作者:刘玉平
猪骨汤中的游离氨基酸及其呈味特征分析
- DOI:--
- 发表时间:2015
- 期刊:食品研究与开发
- 影响因子:--
- 作者:赵静;丁奇;孙颖;陈怡颖;张玉玉;孙宝国;陈海涛
- 通讯作者:陈海涛
基于特征值极限分布的双门限频谱感知算法
- DOI:--
- 发表时间:2012
- 期刊:系统工程与电子技术
- 影响因子:--
- 作者:邹卫霞;丁奇;周正;张春青
- 通讯作者:张春青
小根蒜挥发性风味成分分析
- DOI:--
- 发表时间:2015
- 期刊:食品科学
- 影响因子:--
- 作者:孙颖;陈怡颖;丁奇;赵静;张玉玉;孙宝国;陈海涛
- 通讯作者:陈海涛
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丁奇的其他基金
氮化硼基声学响应纳米凝胶润滑材料的设计及在超高速轴承中的应用研究
- 批准号:
- 批准年份:2020
- 资助金额:58 万元
- 项目类别:面上项目