径向柱塞泵高速滑动摩擦副材料的性能分析
第5期(总第150期)
2008年10月机械工程与自动化
M ECHA N ICAL EN GI NEER IN G & AU T O M A T IO N N o.5O ct.
文章编号:1672-6413(2008)05-0103-03
径向柱塞泵高速滑动摩擦副材料的性能分析
赵翠萍,贾跃虎,刘良玉,李晶洁
(太原科技大学机电工程学院,山西 太原 030024)
摘要:对一种新型径向柱塞泵的定子和连杆滑靴这一对高速滑动摩擦副的材料进行了分析,研究发现黄铜材料和锡青铜材料作为径向柱塞泵高速滑动摩擦副的选材不合适;定子材料选用GCr 15,连杆滑靴基体采用38Cr M oA l 且表面渗M oS 2,目前是高速滑动径向柱塞泵摩擦副材料的一种有效选择。关键词:径向柱塞泵;摩擦副;材料中图分类号:T H322 文献标识码:A
太原市科技局“大学生创新创业”资助项目(07010717)
收稿日期:2008-01-17;修回日期:2008-04-18
作者简介:赵翠萍(1981-),女,山东烟台人,硕士研究生。
1 径向柱塞泵简介
由于径向柱塞泵是一种容积式流体机械,容积的改变是靠转子部件和定子部件的紧密接触又相对滑动来实现的,因此在这类机械中存在着许多摩擦副,摩擦副材料选择的好坏关系到液压泵的容积效率、寿命和流量参数的好坏。新型径向柱塞泵结构示意图见图1。
图1 新型径向柱塞泵结构示意图
在滑动轴承中,轴瓦材料可选用黄铜和锡青铜,而高速滑动径向柱塞泵摩擦副就不能用这两种材料。本文就定子与滑靴这一对摩擦副的选材问题进行研究。2 常用摩擦副材料
2.1 常用滑动摩擦副材料分析
常用的定子材料有GCr15、球墨铸铁、普通灰铸铁3种;连杆滑靴材料有锡青铜、铝青铜、铍青铜、38CrM oAl 。2.2 定子材料
GCr 15是一种传统的铬轴承钢,主要用于制造各种轴承的滚珠、滚柱和套圈等,被广泛应用于高速旋转、高负荷的机械零部件,因此要求其必须具有以下几方面的特性: 很高的强度和硬度,一般硬度在HRC62～HRC66之间; 很高的接触疲劳强度; 很好的耐磨性; 具有一定的韧性和对大气、润滑油的抗腐蚀能力。
GCr 15中碳的质量分数为0.95%～1.05%,保证了钢具有高的硬度及耐磨性。因为决定钢硬度的主要因素是马氏体中的含碳量,只有含碳量足够高时才能保证马氏体的高硬度。
GCr 15中铬的质量分数为1.30%～1.65%,以铬为主要合金化元素,一方面可以提高淬透性,另一方面还可以形成合金渗碳体,使钢中的碳化物非常细小均匀,从而大大提高钢的耐磨性和接触疲劳强度以及
抗腐蚀性。
普通灰铸铁中由于石墨的存在造成了应力集中现象和切割作用,使得普通灰铸铁基体强度的利用率一般只有30%～50%,因此表现出了灰铸铁的抗拉强度 b 很低,只有150M Pa ～250M Pa 。此外,由于石墨存在而造成的严重应力集中现象,导致裂纹的早期发生并发展,因而出现脆性断裂。但实验证明,灰铸铁具有良好的减摩性能,这是因为在石墨被磨掉的地方形成大量的显微“口袋”,可以储存润滑油以保证使用过程中油膜的连续性,并且石墨本身也是良好的润滑剂。
从提高减摩性的角度来看,无论是石墨数量,还是石墨大小都要适中。如果石墨过粗、过多,割裂太多;过细、过少时润滑不足,都不利于减摩性。珠光体基体加上数量和大小适中、均匀无方向性分布的石墨的铸铁,可有良好的减摩性能。从上述可以看出,灰铸铁所有的性能特点,几乎都和石墨有关,因此,总的来说,灰铸铁的力学性能虽然来源于它的金属基体,但却在很大程度上受制于石墨,它的性能是基体与石墨作用的综合表现,要想使普通灰铸铁具有良好的减摩性,就得控制其石墨含量,这样就给加工带来难度。
由于球墨铸铁的弹性模量较灰铸铁大,加上其导热率又较灰铸铁低,因此无论收缩应力还是温差应力均较灰铸铁大。这样球墨铸铁件的变形及开裂倾向均高于灰铸铁。
综上所述,在高速滑动径向柱塞泵中选GCr15作为定子材料好,并且在实验过程中只出现轻微裂纹。
2.3 连杆滑靴材料
本文介绍的新型径向柱塞泵的有关参数为:额定压力28M Pa;公称排量40mL/r;公称转速1800r/min。
高速滑动轴承常用材料是铜合金,这是因为铜合金具有较高的强度、较好的减摩性和耐磨性。由于青铜的减摩性和耐磨性比黄铜好,故青铜是常用的材料,青铜分为锡青铜、铅青铜、铝青铜以及铍青铜等几种。锡青铜的减摩性和耐磨性最好,应用较广,但锡青铜比轴承合金硬度高,磨合性及嵌入性差,适用于重载及中速场合。铅青铜抗粘附能力强,适用于高速重载轴承。铝青铜的强度及硬度较高,抗粘附能力较差,适用于低速、重载轴承。铍青铜热处理后可以获得很高的强度和硬度,远远超过其它所有铜合金,甚至可以和高强度钢相媲美;另外,铍青铜的弹性极限、疲劳极限、耐磨性、抗蚀性也都很优异,它还具有良好的导电性、导热性、耐蚀性以及受冲击时不产生火花等一系列优点,因此铍青铜在工业上用来制造各种精密仪器、仪表的重要弹性元件和耐磨零件。
径向柱塞泵通常处于高速重载的工况,且泵的径向尺寸较大。本设计的高速滑动摩擦副实验参数如下:定子内径D为144m m;最大偏心距e为6mm;转子转速n为1500r/m in。可得摩擦副的最高线速度为:
v max=2 n(e+D
2)=12.25m/s。
由此可知,摩擦副处的滑动速度很大,在径向柱塞泵高速滑动摩擦副的设计中,采用了阻尼管型静压支承的设计方法,摩擦副的润滑为纯液体摩擦状态,因此径向柱塞泵摩擦副的材料可参照高速滑动轴承材料。在滑动轴承中,通常采用青铜作为轴承材料和钢轴颈配成摩擦副[3],而径向柱塞泵中定子的材料选用GCr15。
3 实验研究
实验方法:滑靴和定子按照液压泵要求的尺寸做成并安装在液压泵中,对液压泵进行实验。
实验台:采用液压泵型式实验台,通过对泵的整体实验,判断摩擦副材料是否适合液压泵的使用要求。
实验内容及结果:由径向柱塞泵高速滑动摩擦副可靠性实验[4]可知,在对这一对摩擦副设计时主要考虑: 两种材料应当软硬搭配合适; 连杆材料应具有一定的强度和刚度; 要求两种材料搭配后摩擦系数要小。根据这3点要求以及对连杆的受力分析,用铍青铜QBe2和铝青铜QA110-4-4做疲劳强化实验,实验结果见表1。额定工况下运转1h,铍青铜的试件全部粘铜,这是由于铍青铜材料硬度不够高,铍青铜不适合用于连杆滑靴材料;而铝青铜在实验压力为35MPa下进行106循环实验时,试件全部有拉伤,这是因为铝青铜是多晶体,各晶粒有各自不同的排列方位,在高应力作用下,材料晶粒中易滑移平面的方位与最大作用剪应力一致,出现了滑移,滑移可以在单调载荷下发生,也可以在循环载荷下发生。
表1 疲劳强化实验结果
试件材料(连杆滑靴材料)额定工况运转1h进行106次循环QBe2试件全部粘铜
QA110-4-4正常试件全部有拉伤
由于在实验中试件承受的是较大的循环载荷,因此材料表面出现了粗滑移,在循环载荷作用下,材料表面发生滑移带“挤出”和“凹入”,进一步形成应力集中,导致微裂纹产生。滑移的发展过程与施加的载荷及循环次数有关,随着循环次数的增加,滑移线(或滑移带)越来越密集,越来越粗(深),对铝青铜试件进行106次循环实验,铝青铜试件全部有拉伤,因此铝青铜和铍青铜都不适合用于连杆滑靴材料。
锡青铜结晶间隔大,液体流动性差,锡原子扩散慢,结晶时树枝晶发达,易形成分散型缩孔,所以收缩率小且不易裂,但由于锡青铜存在分散缩孔,致密性差,在高压下易渗漏,而在径向柱塞泵中,为了提高容积效率,我们应该尽量减小泄露,再加上锡是比较缺少和昂贵的金属,除特别情况外,一般很少使用锡青铜,而由价格便宜的材料来代用。
连杆滑靴基体材料用38CrM oAl,表面分别渗M oS2、涂巴氏合金和镀银,磨损强化实验结果见表2。
在摩擦副材料的设计中,基体用38CrM oAl,表面镀银,在磨损强化实验中,试件镀层脱落;再加上银
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? 机械工程与自动化 2008年第5期
的价格昂贵,所以表面镀银被淘汰;基体材料不变,表面涂巴氏合金,在实验中仍有部分试件镀层脱落;而表面渗Mo S 2,在实验过程中表面没有脱落现象,长时间实验只有轻微磨损,经过107次循环后试件见图2。所以通过比较显然连杆滑靴基体为38CrM oAl,表面渗M oS 2效果更好。
表2 不同连杆滑靴材料107循环实验结果
试件材料试件情况磨损量mm 38CrM oAl (靴面涂巴氏合金)有部分试件镀层脱落
0.3～0.438CrM oAl (
靴面渗M oS 2)正常
0.2～0.338CrM oAl (靴面镀银)
试件镀层全部脱落
0.5～0.6
4 结论
通过理论与实验分析,我们认为黄铜和锡青铜作为径向柱塞泵的高速滑动摩擦副的选材不合适。定子材料选用GCr 15,连杆滑靴基体采用38CrM oAl,表面渗M oS 2,是目前高速滑动径向柱塞泵摩擦副材料的一种有效选择,也能经得起工业实验校核。相信随着科技的发展,科研工作者会研究出更好的摩擦副配对材
料和表面处理工艺,从而更好地提高液压元件的性能。
图2 滑靴基体用38CrM oA l 表面渗M o S 2
经过107次循环实验磨损后图片
参考文献:
[1] 尹延国,焦明华,解挺,等.滑动轴承材料的研究进展[J].
润滑与密封,2006(5):183-184.
[2] 濮良贵,纪名刚.机械设计[M ].北京:高等教育出版社,2001.[3] 张中年.滑动轴承材料青铜的选择[J].攀枝花大学学报,
1999,16(4):82.
[4] 贾跃虎,乔田红.径向柱塞泵高速滑动摩擦副可靠性实验
[J ].太原重型机械学院学报,2003,24(4):300-301.[5] 陈传尧.疲劳与断裂[M ].武汉:华中科技大学出版社,2001.
Material Choice for High -speed Sliding Friction
Pair of Radial Piston Pump
ZHAO C ui -ping ,JIA Yue -hu ,LIU Liang -yu ,LI Jing -j ie
(T aiyu an Un iversity of Scien ce and Techn ology,Taiyuan 030024,Ch ina)
Abstract :T his pa per ana ly zes the mater ial cho ice for stato r and slipper o f a hig h -speed sliding pair o f radial piston pump .T he relev ant resear ch sho w s that br ass a nd T in-bro nze a re no t suitable for hig h-speed sliding pair,G Cr 15is cho sen a s the stater mater ial and 38Cr M oA l with sur face spr ay paint M nS 2is cho sen as the slipper mater ial.Key words :radial piston pump ;frictio n pair ;ma terial
(上接第102页)
参考文献:
[1] 朱静.18Ni(350)马氏体时效钢时效结构分析[J].金属学
报,1986,22(4):A 304-A 309.
[2] 何毅.超高强高韧化马氏体时效钢的研究[D].沈阳:中国
科学院金属研究所,2002:15-17.
[3] 姜越,尹钟大,朱景川,等.马氏体时效不锈钢的发展现状
[J].特殊钢,2003,24(3):1-5.
Study on Cutting Performance of Super -strength Maraging Steel
HAN Shi -zhong
(T aiyuan University of T ech nology,T aiyuan 030024,China)
Abstract :M ar aging steel is a kind of super -streng th steel w hich is w idely used in t he field of aer onautics and astr onautics .Ho wev er ,its cutting per for mance is ver y poo r and it ma y cause the rapid wear of cut ter and the w or kpiece sur face quality w or sening,thus the pro ductio n efficency is ex tr emely lo w and so metimes even ther e is no way to pr ocess.T aking 18Ni st eel as an ex ample a nd by analy zing and st udying steel aging tr eatment,t his paper rev eals the cutting per for mance of mar ag ing steel.Key words :mara ging steel ;aging state ;cut ting per for mance
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105? 2008年第5期 机械工程与自动化
材料物理性能课后习题答案
材料物理性能习题与解答
目录 1 材料的力学性能 (2) 2 材料的热学性能 (12) 3 材料的光学性能 (17) 4 材料的电导性能 (20) 5 材料的磁学性能 (29) 6 材料的功能转换性能 (37)
1材料的力学性能 1-1一圆杆的直径为2.5 mm、长度为25cm并受到4500N的轴向拉力，若直径拉细至 2.4mm，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。 解：根据题意可得下表 由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。 1-2一试样长40cm,宽10cm,厚1cm，受到应力为1000N拉力，其氏模量为3.5×109 N/m2，能伸长多少厘米? 解： 拉伸前后圆杆相关参数表 ) ( 0114 .0 10 5.3 10 10 1 40 1000 9 4 0cm E A l F l E l l= ? ? ? ? ? = ? ? = ? = ? = ? - σ ε 10 909 .4 0? 0851 .0 1 = - = ? = A A l l ε 名义应变
1-3一材料在室温时的氏模量为3.5×108 N/m 2,泊松比为0.35，计算其剪切模量和体积模量。 解：根据 可知： 1-4试证明应力-应变曲线下的面积正比于拉伸试样所做的功。 证： 1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算其上限和下限弹性模量。若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。 解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。则有 当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2)可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。 1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t = 0,t = ∞ 和t = τ时的纵坐标表达式。 解：Maxwell 模型可以较好地模拟应力松弛过程： Voigt 模型可以较好地模拟应变蠕变过程： )21(3)1(2μμ-=+=B G E ) (130)(103.1)35.01(2105.3)1(288MPa Pa E G ≈?=+?=+=μ剪切模量) (390)(109.3) 7.01(3105.3)21(388 MPa Pa E B ≈?=-?=-=μ体积模量. ,.,1 1 2 1 212 12 1 2 1 21 S W VS d V ld A Fdl W W S W V Fdl V l dl A F d S l l l l l l ∝====∝= ===???? ? ?亦即做功或者： 亦即面积εεεεεεεσεσεσ)(2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =?+?=+=上限弹性模量) (1.323)84 05.038095.0()(1 12211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量). 1()()(0)0() 1)(()1()(10 //0 ----= = ∞=-∞=-=e e e E t t t στεσεεεσεττ；；则有：其蠕变曲线方程为：. /)0()(;0)();0()0((0)e (t)-t/e στσσσσσστ==∞==则有：：其应力松弛曲线方程为
水泵测试标准
水泵测试标准 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】
4. 15 容积式泵（柱塞泵、活塞泵、活塞隔膜泵）性能试验 4. 1 5. 1试验条件 a) 采用开放式或封闭式试验系统，如图10、图11。 b) 室内试验指在额定转速和吸入条件下测出流量Q、功率N、总效率随压力p 的变化关系。并绘制出Q–p、N–p、–p、0–p等工作性能曲线；测定泵的吸入性能，并绘制Q–p S（p S为吸上真空度）性能曲线。 c) 泵试验前应试运转。 d) 泵在额定转速下进行试验。在用交流电机或因设备等原因不能在额定转速下试验时，允许试验转速在额定转速的3%之内，试验结果应换算为额定转速。 图10 图11 a) 根据仪器设备条件分别按图10或图11连接各仪表、装置。 b) 试前先记录所试验的泵、管路、工作液体及环境条件等原始资料，记入表15各栏中（干湿泡温度计误差0.5℃，气压计误差 Pa）。 c) 泵试验时，在最大压力区间调节出水压力，测量点不得少于7点。也可以将测量点分得更细，但测点应均布在性能曲线上。 d) 试验时，对于每一排出压力下的流量、转速、功率、吸入压力、排出压力等参数，应同时测量和记录；如用计算机采样时各参数的采样应同步进行。 e) 流量的测定可以采用流量计法、质量法或容积法。采用质量法和容积法用手动操作时，向容器内注入和注完液体的动作要快，两次操作时间不超过 s，向容器内注入液体的时间应在1 min以上，秒表的读数要精确到 s。也可以在计时装置或计数装置与流量计、容器液位测定装置、液流换向装置之间用电器或机械联锁，以保证两者同步。测量的时间t与水量q分别记入表15的3栏和4栏内。 用质量法测定时，衡器的感量应小于被测质量的%。 用容积法测定时，容器标定的相对极限误差不大于%。 采用流量计法测量时，应保证进入节流装置的液流是稳定流。 用容积法、质量法和数字流量计测量流量时，时间间隔至少20 s。 f) 出水口压力采用压力传感器或压力表测定。 压力指针的示度应在压力表刻度的1/3~2/3范围内。 压力表和泵的测压孔的连接管连接时，应完全排除空气，再读仪表示值。 压力表的指针摆动剧烈时，连接管间可装阻尼阀，压力波动值小于5%时，读其摆动范围2/3处的指示作为测量值p W，记入表15。
材料物理性能
第一章 1、应力：单位面积上所受的内力ζ=F/A 2、应变：描述物体内部质点之间的相对运动ε=△L/Lo 3、晶格滑移：晶体受力时，晶体的一部分相对另一部分发生平移滑动。条件：①移动较小 的距离即可恢复、②静电作用上移动中无大的斥力 4、塑性形变过程：①理论上剪切强度：克服化学键所产生的强度。当η>ηo时，发生滑移 （临界剪切应力），η=ηm sin(2πx/λ),x<<λ时，η=ηm（2πx/λ）。由虎克定律η0=Gx/λ.则Gx/λ=ηm（2πx/λ）→ηm=G/2π;②位错运动理论：实际晶体中存在错位缺陷，当受剪应力作用时，并不是晶体内两部分整体相互错动，而是位错在滑移面上沿滑移方向运动，使位错运动所需的力比是晶体两部分整体相互华东所需的力小的多，故实际晶体的滑移是位错运动的结果。位错是一种缺陷，位错的运动是接力式的；③位错增值理论：在时间t内不但比N个位错通过试样边界，而且还会引起位错增值，使通过便捷的位错数量增加到NS个，其中S位位错增值系数。过程机理画图 5、高温蠕变：在高温、恒定应力的作用下，随着时间的延长，应变不断增加。⑴起始阶段 0-a：在外力作用下瞬时发生弹性形变，与时间无关。⑵蠕变减速阶段a-b：应变速率随时间递减，即a-b段的斜率dε/dt随时间的增加而愈小，曲线愈来愈平缓。原因：受阻碍较小，容易运动的位错解放出来后，蠕变速率就会降低；⑶稳态蠕变阶段b-c：入编速率几乎保持不变，即dε/dt=K（常数）原因：容易运动的位错解放后，而受阻较大的位错未被解放。⑷加速入编阶段c-d:应变绿随时间增加而增加，曲线变陡。原因：继续增加温度或延长时间，受阻碍较大的位错也能进一步解放出来。影响入编的因素：⒈温度，温度升高，入编增加。⒉应力，拉应力增加，蠕变增加，压应力增加，蠕变减小⒊气孔率增加，蠕变增加，晶粒愈小，蠕变率愈小。⒋组成。⒌晶体结构。 6、弹性形变：外力移去后可以恢复的形变。塑性形变：外力移去后不可恢复的形变 第二章 7、突发性断裂（快速扩展）：在临界状态下，断裂源处的裂纹尖端所受的横向拉应力正好 等于结合强度时，裂纹产生突发性扩展。（一旦扩展，引起周围盈利的再分配，导致裂纹的加速扩展，出现突出性断裂） 8、裂纹缓慢生长：当裂纹尖端处的横向拉应力尚不足以引起扩展，但在长期受应力的情况 下，特别是同时处于高温环境中时，还会出现裂纹的缓慢生长。 9、理论结合强度：无机材料的抗压强度大约是抗拉强度的10倍。δth=(EΥ/a)0.5→(Υ=aE/100) →δth=E/10(a：晶格常数，Υ：断裂表面能断裂表面能Υ比自由表面能大。这是因为储存的弹性应变能除消耗于形成新表面外，还有一部分要消耗在塑性形变、声能、热能等方面。 10、Griffith微裂纹理论：⑴Inglis尖端分析：孔洞两个端部的应力取决于孔洞的长度和 端部的曲率半径而与孔洞的形状无关。应用：修玻璃通过打孔增加曲率来减慢裂纹扩展。 ⑵Griffith能量分析：物体内储存的弹性应变能的降低大于等于开裂形成两个新表面所需 的表面能。（产生一条长度2C的裂纹，应变能降低为We，形成两个新断面所需表面能为Ws）。裂纹进一步扩展（2dc，单位面积所释放的能量为dWe/2dc，形成新的单位表面积所需的表面能为dWs/2dc。）当dWe/2dc 1-1一圆杆的直径为2.5 mm 、长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力，若直径拉细至2.4mm ，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。 解： 由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。 1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算其上限和下限弹性模量。若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。 解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。则有 当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2)可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。 1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t = 0,t = ∞ 和t = τ时的纵坐标表达式。 解：Maxwell 模型可以较好地模拟应力松弛过程： V oigt 模型可以较好地模拟应变蠕变过程： ) (2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =?+?=+=上限弹性模量 ) (1.323)84 05.038095.0()(112211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量 ). 1()()(0)0() 1)(()1()(1 //0 ----= = ∞=-∞=-=e E E e e E t t t στεσεεεσετ τ ；；则有：其蠕变曲线方程为：. /)0()(;0)();0()0((0)e (t)-t/e στσσσσσστ ==∞==则有：：其应力松弛曲线方程为1.0 1.0 0816.04.25 .2ln ln ln 2 2 001====A A l l T ε真应变)(91710 909.44500 60MPa A F =?==-σ名义应力0851 .0100 =-=?=A A l l ε名义应变)(99510 524.445006MPa A F T =?==-σ真应力 1.上海阳光泵业制造有限公司 上海阳光泵业制造有限公司座落于上海市金山工业园区，是国内一家著名的集研制、开发、生产、销售、服务于一体的大型多元化企业，注册资本1100万元。主导产品包括：螺杆泵、隔膜泵、液下泵、磁力泵、排污泵、化工泵、多级泵、自吸泵、齿轮油泵、计量泵、卫生泵、真空泵、潜水泵、转子泵等类别。产品以优越的性能，精良的品质已获得各项专业认证证书及客户的认可。公司拥有多名水泵专家和各类中高级工程师，不断的开发制造，升级换代产品年年都有问世。 公司拥有国内高水准的水泵性能测试中心，产品全部采用CAD设计软件和CFD计算流体力学软件等先进设计手段，产品经过精密铸造、热锻压、焊接、热处理、精加工、装配等十多道工序。使用先进的数控加工中心、等离子焊接机、全自动气体保护、半自动真空熔焊机、超频真空热处理设备、高效加工专机、理化和探伤设备等各类高精密加工检测设备。齐全的加工检测设备，于同行业中处领先地位，更加充分保证了产品的质量。公司产品达二十大系列，一万多种规格。产品广泛应用于：工业生产，建筑城镇供水，环保污水处理，市政工程，食品制药，水利电力，石油船舶等多种领域。客户包括大庆油田、胜利油田、中国水利水电、浦项集团 等世界知名企业。 2.山东金润源泵业有限公司 山东金润源泵业有限公司，是一家集研发、生产、销售、服务于一体的大型特种水泵生产基地。公司拥有一批高素质的生产设计和行政管理人员，拥有先进的生产加工设备和微机自动测试台，使水泵性能测试达到了国际标准的B级精度。 公司部分产品的叶轮及导流部件均采用不锈钢冲压、拉伸自动焊接成型先进技术及工艺、具有体积小、重量轻、效率高等特点，被国家节能委评为全国优秀节能产品、国家消防产品认证。公司产品广泛用于锅炉配套、高层建筑供水、医疗机械、食品酿造、船舶、机床、轻工、消防造纸、煤矿等行业及工农业供排水等，畅销全国并批量出口欧、美、亚、非等国家和地区。 3.青岛晨远泵业有限公司 青岛晨远泵业有限公司是一家集生产、研发、销售为一体的民营企业，座落于美丽富饶的青岛胶州湾畔，这里交通便利，有环胶州湾高速公路、济青高速公路、同三高速公路、胶济铁路、胶黄铁路四通八达。 材料物理性能 第一章、材料的热学性能 一、基本概念 1.热容：物体温度升高1K 所需要增加的能量。（热容是分子热运动的能量随温度变化的一个物理量）T Q c ??= 2.比热容：质量为1kg 的物质在没有相变和化学反应的条件下升高1K 所需要的热量。[ 与 物质的本性有关，用c 表示，单位J/(kg ·K)]T Q m c ??=1 3.摩尔热容：1mol 的物质在没有相变和化学反应的条件下升高1K 所需要的热量。用Cm 表示。 4.定容热容：加热过程中，体积不变，则所供给的热量只需满足升高1K 时物体内能的增加，不必再以做功的形式传输，该条件下的热容： 5.定压热容：假定在加热过程中保持压力不变，而体积则自由向外膨胀，这时升高1K 时供 给 物体的能量，除满足内能的增加，还必须补充对外做功的损耗。 6.热膨胀：物质的体积或长度随温度的升高而增大的现象。 7.线膨胀系数αl ：温度升高1K 时，物体的相对伸长。t l l l ?=?α0 8.体膨胀系数αv ：温度升高1K 时，物体体积相对增长值。t V V t t V ??= 1α 9.热导率（导热系数）λ：在 单位温度梯度下，单位时间内通过单位截面积的热量。（标志 材 料热传导能力，适用于稳态各点温度不随时间变化。)q=-λ△T/△X 。 10.热扩散率（导温系数）α：单位面积上，温度随时间的变化率。α=λ/ρc 。α表示温度变化的速率（材料内部温度趋于一致的能力。α越大的材料各处的温度差越小。适用于非稳态不稳定的热传导过程。本质仍是材料传热能力。）。 二、基本理论 1.德拜理论及热容和温度变化关系。 答：⑴爱因斯坦没有考虑低频振动对热容的贡献。 ⑵模型假设：①固体中的原子振动频率不同；处于不同频率的振子数有确定的分布函数； ②固体可看做连续介质，能传播弹性振动波； ③固体中传播的弹性波分为纵波和横波两类； ④假定弹性波的振动能级量子化，振动能量只能是最小能量单位hν的整数倍。 ⑶结论：①当T》θD时，Cv,m=3R；在高温区，德拜理论的结果与杜隆-珀蒂定律相符。 ②当T《θD时，Cv,m∝3T。 ③当T→0时，Cv,m→0，与实验大体相符。 ⑷不足：①由于德拜把晶体看成连续介质，对于原子振动频率较高的部分不适用； ②晶体不是连续介质，德拜理论在低温下也不符； ③金属类的晶体，没有考虑自由电子的贡献。 2.热容的物理本质。 答：温度一定时，原子虽然振动，但它的平衡位置不变，物体体积就没变化。物体温度升高了，原子的振动激烈了，但如果每个原子的平均距离保持不变，物体也就不会因为温度升高而发生膨胀。 【⑴反映晶体受热后激发出的晶格波和温度的关系； ⑵对于N个原子构成的晶体，在热振动时形成3N个振子，各个振子的频率不同，激发出的声子能力也不同； ⑶温度升高，晶格的振幅增大，该频率的声子数目也增大； ⑷温度升高，在宏观上表现为吸热或放热，实质上是各个频率声子数发生变化。材料物理的解释】 3.热膨胀的物理本质。 答：由于原子之间存在着相互作用力，吸引力与斥力。力大小和原子之间的距离有关（是非线性关系，引力、斥力的变化是非对称的），两原子相互作用是不对称变化，当温度上升，势能增高，由于势能曲线的不对称性必然导致振动中心右移。即原子间距增大。 ⑴T↑原子间的平均距离↑r＞r0吸引合力变化较慢 ⑵T↑晶体中热缺陷密度↑r＜r0排斥合力变化较快 【材料质点间的平均距离随温度的升高而增大（微观），宏观表现为体积、线长的增大】 4.固体材料的导热机制。 答：⑴固体的导热包括：电子导热、声子导热和光子导热。 ①纯金属：电子导热是主要机制； ②合金：声子导热的作用增强； ③半金属或半导体：声子导热、电子导热； ④绝缘体：几乎只有声子导热一种形式，只有在极高温度下才可能有光子导热存在。 ⑵气体：分子间碰撞，可忽略彼此之间的相互作用力。 固体：质点间有很强的相互作用。 5.焓和热容与加热温度的关系。P11。图1.8 ⑴①有潜热，热容趋于无穷大；⑵①无潜热，热容有突变 柱塞泵的常见故障及日常维护 柱塞泵是利用柱塞在泵缸体内往复运动，使柱塞与泵壁间形成容积改变，反复吸入和排出液体并增高其压力的泵。柱塞泵是液压系统的一个重要装置。它依靠柱塞在缸体中往复运动，使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸油、压油。据泵阀英才网专家称，柱塞泵具有额定压力高、结构紧凑、效率高和流量调节方便等优点，被广泛应用于高压、大流量和流量需要调节的场合，诸如液压机、工程机械和船舶中。 柱塞泵常见故障的维修方法： 1．液压泵输出流量不足或不输出油液 (1)吸入量不足。原因是吸油管路上的阻力过大或补油量不足。如泵的转速过大，油箱中液面过低，进油管漏气，滤油器堵塞等。 (2)泄漏量过大。原因是泵的间隙过大，密封不良造成。如配油盘被金属碎片、铁屑等划伤，端面漏油；变量机构中的单向阀密封面配合不好，泵体和配油盘的支承面有砂眼或研痕等。可以通过检查泵体内液压油中混杂的异物判别泵被损坏的部位。 (3)倾斜盘倾角太小，泵的排量少，这需要调节变量活塞，增加斜盘倾角。 2．中位时排油量不为零 变量式轴向柱塞泵的斜盘倾角为零时称为中位，此时泵的输出流量应为零。但有时会出现中位偏离调整机构中点的现象，在中点时仍有流量输出。其原因是控制器的位置偏离、松动或损伤，需要重新调 零、紧固或更换。泵的角度维持力不够、倾斜角耳轴磨损也会产生这种现象。 3．输出流量波动 输出流量波动与很多因素有关。对变量泵可以认为是变量机构的控制不佳造成，如异物进入变量机构，在控制活塞上划出阶痕、磨痕、伤痕等，造成控制活塞运动不稳定。由于放大器能量不足或零件损坏、含有弹簧的控制活塞的阻尼器效能差，都会造成控制活塞运动不稳定。流量不稳定又往往伴随着压力波动。这类故障一般要拆开液压泵，更换受损零部件，加大阻尼，提高弹簧刚度和控制压力等。 4、柱塞泵最重要的部件是轴承 如果轴承出现游隙，则不能保证液压泵内部三对磨擦副的正常间隙，同时也会破坏各磨擦副的静液压支承油膜厚度，降低柱塞泵轴承的使用寿命。据液压泵制造厂提供的资料，轴承的平均使用寿命为10000h，超过此值就需要更换新口。拆卸下来的轴承，没有专业检测仪器是无法检测出轴承的游隙的，只能采用目测，如发现滚柱表面有划痕或变色，就必须更换。 在更换轴承时，应注意原轴承的英文字母和型号，柱塞泵轴承大都采用大载荷容量轴承，最好购买原厂家，原规格的产品，如果更换另一种品牌，应请教对轴承有经验的人员查表对换，目的是保持轴承的精度等级和载荷容量。柱塞泵使用寿命的长短，与平时的维护保养，液压油的数量和质量，油液清洁度等有关。避免油液中的颗粒对柱塞泵磨擦副造成磨损等，也是延长柱塞泵寿命的有效途径。在 4. 15 容积式泵（柱塞泵、活塞泵、活塞隔膜泵）性能试验 4. 1 5. 1试验条件 a) 采用开放式或封闭式试验系统，如图10、图11。 b) 室内试验指在额定转速和吸入条件下测出流量Q、功率N、总效率η随压力p的变化关系。并绘制出Q–p、N–p、η–p、η0–p等工作性能曲线；测定泵的吸入性能，并绘制Q–p S （p S为吸上真空度）性能曲线。 c) 泵试验前应试运转。 d) 泵在额定转速下进行试验。在用交流电机或因设备等原因不能在额定转速下试验时，允许试验转速在额定转速的±3%之内，试验结果应换算为额定转速。 图10 图11 e) 测量用仪器、仪表的系统误差应保证测定量的测量误差不大于下表的规定。 4. 1 5. 2试验方法 a) 根据仪器设备条件分别按图10或图11连接各仪表、装置。 b) 试前先记录所试验的泵、管路、工作液体及环境条件等原始资料，记入表15各栏中（干湿泡温度计误差±0.5℃，气压计误差±26.7 Pa）。 c) 泵试验时，在最大压力区间调节出水压力，测量点不得少于7点。也可以将测量点分得更细，但测点应均布在性能曲线上。 d) 试验时，对于每一排出压力下的流量、转速、功率、吸入压力、排出压力等参数，应同时测量和记录；如用计算机采样时各参数的采样应同步进行。 e) 流量的测定可以采用流量计法、质量法或容积法。采用质量法和容积法用手动操作时，向容器内注入和注完液体的动作要快，两次操作时间不超过0.5 s，向容器内注入液体的时间应在1 min以上，秒表的读数要精确到0.1 s。也可以在计时装置或计数装置与流量计、容器液位测定装置、液流换向装置之间用电器或机械联锁，以保证两者同步。测量的时间t 与水量q分别记入表15的3栏和4栏内。 用质量法测定时，衡器的感量应小于被测质量的0.5%。 用容积法测定时，容器标定的相对极限误差不大于0.5%。 采用流量计法测量时，应保证进入节流装置的液流是稳定流。 用容积法、质量法和数字流量计测量流量时，时间间隔至少20 s。 f) 出水口压力采用压力传感器或压力表测定。 压力指针的示度应在压力表刻度的1/3~2/3范围内。 压力表和泵的测压孔的连接管连接时，应完全排除空气，再读仪表示值。 压力表的指针摆动剧烈时，连接管间可装阻尼阀，压力波动值小于5%时，读其摆动范围2/3处的指示作为测量值p W，记入表15。 g) 吸入口的真空度用真空表或液柱（其刻度不大于1 mm）测定。连接管内允许充气，但不得存水，测得p B，记入表15。 h) 测压孔应靠近泵的进口和出口处，测压孔直径为3~5 mm，孔与管的内壁面垂直，孔周围应平坦，边缘无毛刺。 i) 转速测量用测速仪，测功机转速n1和泵的转速n i，记入表15的1、2栏内。 j) 功率用天平式测功机或转矩转速传感器及转矩转速显示仪测定： ——用转矩转速传感器及转矩转速显示仪时，必须注意传感器的量程、安装精度、零点 ※ 材料的导电性能 1、 霍尔效应 电子电导的特征是具有霍尔效应。 置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上平行于电流和磁场方向上的两 个面之间产生电动势差，这种现象称霍尔效应。 形成的电场E H ，称为霍尔场。表征霍尔场的物理参数称为霍尔系数，定义为： 霍尔系数R H 有如下表达式：e n R i H 1 ± = 表示霍尔效应的强弱。霍尔系数只与金属中自由电子密度有关 2、 金属的导电机制 只有在费密面附近能级的电子才能对导电做出贡献。 利用能带理论严格导出电导率表达式： 式中： nef 表示单位体积内实际参加传导过程的电子数； m *为电子的有效质量，它是考虑晶体点阵对电场作用的结果。 此式不仅适用于金属，也适用于非金属。能完整地反映晶体导电的物理本质。 量子力学可以证明，当电子波在绝对零度下通过一个完整的晶体点阵时，它将不受散射而无阻碍的传播，这时 电阻为零。只有在晶体点阵完整性遭到破坏的地方，电子波才受到散射(不相干散射)，这就会产生电阻——金属产生电阻的根本原因。由于温度引起的离子运动(热振动)振幅的变化(通常用振幅的均方值表示)，以及晶体中异类原子、位错、点缺陷等都会使理想晶体点阵的周期性遭到破坏。这样，电子波在这些地方发生散射而产生电阻，降低导电性。 3、 马西森定律 （P94题11） 试说明用电阻法研究金属的晶体缺陷（冷加工或高温淬火）时威慑年电阻测量要在低温下进行。 马西森（Matthissen ）和沃格特（V ogt ）早期根据对金属固溶体中的溶质原子的浓度较小，以致于可以略去它们 之间的相互影响，把金属的电阻看成由金属的基本电阻ρL(T)和残余电阻ρ?组成，这就是马西森定律（ Matthissen Rule ），用下式表示： ρ?是与杂质的浓度、电缺陷和位错有关的电阻率。 ρL(T)是与温度有关的电阻率。 4、 电阻率与温度的关系 金属的温度愈高，电阻也愈大。 若以ρ0和ρt 表示金属在0 ℃和T ℃温度下的电阻率，则电阻与温度关系为: 在t 温度下金属的电阻温度系数： 5、 电阻率与压力的关系 在流体静压压缩时，大多数金属的电阻率降低。 在流体静压下金属的电阻率可用下式计算 式中：ρ0表示在真空条件下的电阻率；p 表示压力；φ是压力系数(负值10-5~10-6 )。 正常金属（铁、钴、镍、钯、铂等），压力增大，金属电阻率下降；反常金属（碱土金属和稀土金属的大部分） 6、 缺陷对电阻率的影响：不同类型的缺陷对电阻率的影响程度不同，空位和间隙原子对剩余电阻率的影响和金属 杂质原子的影响相似。点缺陷所引起的剩余电阻率变化远比线缺陷的影响大。 柱塞泵的检修规程 3.1设备概况及参数 3.1.1设备概况 我公司选用的柱塞泵为卧式三缸单作用柱塞泵，适用于远距离输送磨蚀性强的灰浆。输送浆液的重量浓度不超过48％，其中颗粒直径小于3mm，含量不大于20％，介质温度不高于50℃。该泵主要用于火电厂灰浆及冶金、矿山、化工、建材等行业的矿浆及其它高磨蚀性浆体的输送。设一套水清洗系统。在柱塞运动过程中，通过清水柱塞泵向柱塞周围注入高压清水，形成水环，以冲洗黏附在柱塞表面上的浆体介质并将介质和柱塞密封隔离，从而延长柱塞及密封的寿命。 3.1.2设备参数 3.3检修项目 3.3.1柱塞泵大修 1.解体出入口阀箱，更换不合格的阀箱组体。阀座、弹簧、导向套等。 2.解体柱塞组合，检查或更换柱塞。喷水环密封件等各零件。 3.检查各密封表面，更换不合格的密封件。 4.检查或更换传动皮带。 5.检查或更换单向阀。检查回水喷水管路。 6.检查坚固各底脚螺栓。 7.出入口排污门及进、出口阀门的检修。 8.解体减速箱、化验或更换润滑油。 9.检测齿轮啮合情况，必要时更换 10.检测、校正主从动轴 11.检查、清洗各轴承，更换润滑油或轴承。 12.试运转 3.3.2柱塞泵小修 1.解体出入口阀箱，更换不合格的阀箱组体。阀座、弹簧、导向套等。 2.解体柱塞组合，检查或更换柱塞。喷水环密封件等各零件。 3.检查各密封表面，更换不合格的密封件。 4.检查或更换传动皮带。 5.检查或更换单向阀。检查回水喷水管路。 6.检查坚固各底脚螺栓。 7.出入口排污门及进、出口阀门的检修。 3.4柱塞泵检修步骤、工艺方法 3.4.1准备好工具、备品及起吊设备，办好工作票，通知电气拆线 3.4.2阀箱的检修： 1.分别将进出口阀箱上法兰逐个松开，并打开压盖取出阀组件等。 2.对阀组各部件进行检查，重点检查磨损件，不合格质量要求的应更换。 3.阀座磨损严重或与箱体结合松动，应更换，并用专用的拆卸工具将原阀座取出。 4.消除零件表面结垢垃圾，各结合面通道应重点检查与清理，检查清理完毕，逐件进行组装。 5.装配顺序与拆卸顺序相反，安装时要注意工具不得遗留在内，进出口弹簧不得混淆。 6.装配时注意保护零件工作面，并在各结合面、丝扣上涂油脂便于下次更换，压盖应压紧，密封圈二道不得遗漏，最后上紧法。 3.4.3柱塞组件的检修： 1.将填料盒与柱塞套的连接螺栓旋下，并安装上专用工具。 2.盘车将填料盒与柱塞套分离，卸下专用工具。 3.将柱塞及填料盒用钢丝绳卸下绑扎牢固，准备吊起。 4.将柱塞与挺杆连接卡箍卸下，盘车将挺杆退至最后，如挺杆与柱塞不易分离，可用两铜棒 5.顶信柱塞，然后慢慢盘车分离，切不可用铲子从中间撬开。 6.将柱塞连同填料盒吊至泵外，并将柱塞放在专用的布上或木垫上。 7.用专用工具旋下压紧环，然后将填料盒从柱塞上分离，并用专用工具或紫铜棒将填料盒内各部件拆下。 8.对卸下的各零部件及柱塞套内腔进行检查及清理，必要时用汽油清洗，重点检测柱塞、喷水环、填料等磨损程度，如不合格质量标准。图纸要求，应更换并作好记录。 9.拆装柱塞时先中间后两边，逐个拆装。 10.安装前，对所换零件进行检测，核对后方可安装。 11.安装顺序与拆卸顺序相反。 12.组装好填料盒：依次放入O型密封圈。喷水环、支承环、V型密封圈、隔环，再装上2只V型密封圈后，放入压环，并在压环外面先装上O型密封，再旋上压紧环，压紧环 《材料物理性能》测试题 1、利用热膨胀曲线确定组织转变临界点通常采取的两种方法是： 、 2、列举三种你所知道的热分析方法： 、 、 3、磁各向异性一般包括 、 、 等。 4、热电效应包括 效应、 效应、 效应，半导体制冷利用的是 效应。 5、产生非线性光学现象的三个条件是 、 、 。 6、激光材料由 和 组成，前者的主要作用是为后者提供一个合适的晶格场。 7、压电功能材料一般利用压电材料的 功能、 功能、 功能、 功能或 功能。 8、拉伸时弹性比功的计算式为 ，从该式看，提高弹性比功的途径有二： 或 ，作为减振或储能元件，应具有 弹性比功。 9、粘着磨损的形貌特征是 ，磨粒磨损的形貌特征是 。 10、材料在恒变形的条件下，随着时间的延长，弹性应力逐渐 的现象称为应力松弛，材料抵抗应力松弛的能力称为 。 1、导温系数反映的是温度变化过程中材料各部分温度趋于一致的能力。 （ ） 2、只有在高温且材料透明、半透明时，才有必要考虑光子热导的贡献。 （ ） 3、原子磁距不为零的必要条件是存在未排满的电子层。 （ ） 4、量子自由电子理论和能带理论均认为电子随能量的分布服从FD 分布。 （ ） 5、由于晶格热振动的加剧，金属和半导体的电阻率均随温度的升高而增大。 （ ） 6、直流电位差计法和四点探针法测量电阻率均可以消除接触电阻的影响。 （ ） 7、 由于严格的对应关系，材料的发射光谱等于其吸收光谱。 （ ） 8、 凡是铁电体一定同时具备压电效应和热释电效应。 （ ） 9、 硬度数值的物理意义取决于所采用的硬度实验方法。 （ ） 10、对于高温力学性能，所谓温度高低仅具有相对的意义。 （ ） 1、关于材料热容的影响因素，下列说法中不正确的是 （ ） A 热容是一个与温度相关的物理量，因此需要用微分来精确定义。 B 实验证明，高温下化合物的热容可由柯普定律描述。 C 德拜热容模型已经能够精确描述材料热容随温度的变化。 D 材料热容与温度的精确关系一般由实验来确定。 2、 关于热膨胀，下列说法中不正确的是 （ ） A 各向同性材料的体膨胀系数是线膨胀系数的三倍。 B 各向异性材料的体膨胀系数等于三个晶轴方向热膨胀系数的加和。 C 热膨胀的微观机理是由于温度升高，点缺陷密度增高引起晶格膨胀。 D 由于本质相同，热膨胀与热容随温度变化的趋势相同。 3、下面列举的磁性中属于强磁性的是 （ ） A 顺磁性 B 亚铁磁性 C 反铁磁性 D 抗磁性 4、关于影响材料铁磁性的因素，下列说法中正确的是 （ ） A 温度升高使得M S 、 B R 、H C 均降低。 B 温度升高使得M S 、B R 降低，H C 升高。 C 冷塑性变形使得C H μ和均升高。 D 冷塑性变形使得C H μ和均降低。 5、下面哪种效应不属于半导体敏感效应。 （ ） A 磁敏效应 B 热敏效应 C 巴克豪森效应 D 压敏效应 6、关于影响材料导电性的因素，下列说法中正确的是 （ ） A 由于晶格振动加剧散射增大，金属和半导体电阻率均随温度上升而升高。 B 冷塑性变形对金属电阻率的影响没有一定规律。 C “热塑性变形＋退火态的电阻率”的电阻率高于“热塑性变形＋淬火态” D 一般情况下，固溶体的电阻率高于组元的电阻率。 7、下面哪种器件利用了压电材料的热释电功能 （ ） A 电控光闸 B 红外探测器 C 铁电显示器件 D 晶体振荡器 8、下关于铁磁性和铁电性，下面说法中不正确的是 （ ） A 都以存在畴结构为必要条件 B 都存在矫顽场 C 都以存在畴结构为充分条件 D 都存在居里点 9、下列硬度实验方法中不属于静载压入法的是 （ ） 《材料物理性能》 第一章材料的力学性能 1-1一圆杆的直径为2.5 mm 、长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力，若直径拉细至 2.4mm ，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。 解： 由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。 1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算其上限和下限弹性模量。若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。 解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。则有 当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2) 可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。 1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t = 0,t = ∞ 和 0816 .04.25.2ln ln ln 22 001====A A l l T ε真应变) (91710909.44500 60MPa A F =?==-σ名义应力0851 .010 0=-=?=A A l l ε名义应变) (99510524.445006MPa A F T =?== -σ真应力) (2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =?+?=+=上限弹性模量) (1.323)84 05.038095.0()(1 12211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量 往复泵性能测试实验 实验指导书 一、实验目的 1、了解往复泵实验装置的组成； 2、掌握往复泵的结构和工作原理；掌握往复泵的特性。 3、通过对本次实验的操作、记录、数据处理和曲线的绘制，从而实现对往复泵整机运行工况的性能测试，达到验证和巩固课堂教学知识、培养动手能力的目的。 二、实验内容 1、额定转速或某一转速下的流量—压力或压力—流量关系测试； 2、额定转速或某一转速下的轴功率—压力（流量）关系测试； 3、额定转速或某一转速下的泵效率—压力或泵效率—流量关系测试； 4、泵运行转速—压力（流量）关系测试； 5、泵的容积效率测试。 三、实验装置 1、装置组成 每套实验装置由一台往复泵试验台和一台计算机组成(共2套)。 试验台的组成及设备如下图所示： 图1-1装置组成示意图 1—电动机；2—减速器；3—传动轴；4—扭矩转速传感器；5—三缸单作用往复泵；6—压力表；7—线缆； 8—溢流阀(安全阀)；9—蓄能器；10—压力传感器；11—调压阀；12—流量传感器；13—变频器； 14—智能多路巡检仪；15—水箱。 2、主要配置： 1）被测往复泵(卧式三缸单作用柱塞泵)； 2）变频器； 3）流量传感器； 4）压力传感器； 5）转速（扭矩）传感器； 6）液位开关； 7）实验台体； 8）管路组件； 9）电气柜； 10）液池智能多路巡检仪； 11）监管计算机； 12）操作台。 3、基本参数 1）泵功率≤5.5Kw； 2）往复泵运行压力≤31.5MPa，流量：6L/min； 3）电机稳定运行的调速范围：最高3000rpm，最低10rpm以下； 4）压力传感器技术指标：测量范围35MPa，精度5%； 5）流量传感器技术指标：0～10L/min，精度5%； 6）转速、扭矩传感器技术指标：精度±1rpm； 7）数据采样周期：<1S； 8）安装尺寸：长×宽≤3m×5m； 9）工作介质：水。 四、实验基本原理 该往复泵性能测试台的组成如图1-1所示,是通过电机经减速器传动给往复泵，电机的转速可以通过调整变频器的频率来调节，从而使往复泵在不同的转速下运行。对于该实验装置,因使用同一台往复泵，其活（柱）塞的直径和冲程是一定值，往复泵在不改变转速的条件下其流量是一定值。实验时，通过调节变频器的频率来调节往复泵的转速，用调压阀来调节往复泵的压力，当往复泵超压时，其装置上的溢流（安全）阀启动来降压，保证系统的安全。往复泵的转速、流量、压力等参数通过转速（扭矩）传感器、流量传感器、压力传感器在智能多路巡检仪进行动态显示；也可传输到计算机，并进行数据的动态显示和计算，实验数据可动态绘制实时数据的历史跟踪曲线，具备数据的奇异值剔出和数据拟合处理功能，自动绘制往复泵的性能曲线。根据用户需求定制实验报表，实现实验报告的自动编辑、存储和打印； 1、往复泵性能实验台具有如下功能： 1) 管路加载功能：以模拟实际运行工况的负载特性； 2) 往复泵运转调速功能：采用变频器可实现连续、平滑调速； 3) 数据采集功能：配备转速传感器、流量传感器和压力传感器等，通过智能多路巡检仪进行动态数据采集、显示和传输； 4) 计算机数据处理及报表生成功能：现场采集记录实验数据，并进行数据的动态计算。基于实验数据可动态绘制实时数据的历史跟踪曲线，具备数据的奇异值剔出和数据拟合处理功能，自动绘制往复泵的性能曲线。根据用户需求定制实验报表，实现实验报告的自动编辑、存储和打印； 5) 计算机数据处理软件能够在线和离线分析实验数据，实现在线实验测试和离线的数据处理及仿真； 1、试说明下列磁学参量的定义和概念：磁化强度、矫顽力、饱和磁化强度、磁导率、磁化率、剩余磁感应强度、磁各向异性常数、饱和磁致伸缩系数。 a、磁化强度：一个物体在外磁场中被磁化的程度，用单位体积内磁矩的多少来衡量，成为磁化强度M b、矫顽力Hc：一个试样磁化至饱和，如果要μ=0或B=0，则必须加上一个反向磁场Hc，成为矫顽力。 c、饱和磁化强度：磁化曲线中随着磁化场的增加，磁化强度M或磁感强度B开始增加较缓慢，然后迅速增加，再转而缓慢地增加，最后磁化至饱和。Ms成为饱和磁化强度，Bs成为饱和磁感应强度。 d、磁导率：μ=B/H，表征磁性介质的物理量，μ称为磁导率。 e、磁化率：从宏观上来看，物体在磁场中被磁化的程度与磁化场的磁场强度有关。 M=χ·H，χ称为单位体积磁化率。 f、剩余磁感应强度：将一个试样磁化至饱和，然后慢慢地减少H，则M也将减少，但M并不按照磁化曲线反方向进行，而是按另一条曲线改变，当H减少到零时，M=Mr或Br=4πMr。（Mr、Br分别为剩余磁化强度和剩余磁感应强度） g、磁滞消耗：磁滞回线所包围的面积表征磁化一周时所消耗的功，称为磁滞损耗Q（J/m3） h、磁晶各向异性常数：磁化强度矢量沿不同晶轴方向的能量差代表磁晶各向异性能，用Ek表示。磁晶各向异性能是磁化矢量方向的函数。 i、饱和磁致伸缩系数：随着外磁场的增强，致磁体的磁化强度增强，这时|λ|也随之增大。当H=Hs时，磁化强度M达到饱和值，此时λ=λs，称为饱和磁致伸缩所致。 2、计算Gd3+和Cr3+的自由离子磁矩？Gd3+的离子磁矩比Cr3+离子磁矩高的原因是什么？ Gd3+有7个未成对电子,Cr3+ 3个未成对电子. 所以, Gd3+的离子磁矩为7μB, Cr3+的离子磁矩为3μB. 3、过渡族金属晶体中的原子（或离子）磁矩比它们各自的自由离子磁矩低的原因是什么？ 4、试绘图说明抗磁性、顺磁性、铁磁性物质在外场B=0的磁行为。 一、填空20*1 1.控制或改造材料性能的路线是工艺→结构→性能，即工艺决定结构，结构改变性能。 2.材料在外力作用下发生形状和尺寸的变化，称为形变。 3.弹性模量影响的因素：原子结构、温度、相变。 4.材料的各种热学性能均与晶格热振动有关。 5.可见光的波长390-770nm。 6.光的频率、波长和辐射能都是由光子源决定的。 7.欧姆定律的两种表达形式：均匀导体，I=V/R，非均匀导J=óE。 8.物质的磁性是电流产生的。 9.磁性材料的磁化曲线和磁滞回线是材料在外加磁场时表现出来的宏观特性。 10.影响材料的击穿强度的因素：介质结构的不均匀性、材料中气泡的作用、材料表面状态和边缘电场。 8.智能材料的功能和生命特征：传感功能、反馈功能、学习能力和预见性功能、响应功能、自诊断能力、自修复能力、自调节能力。 二、名词解释5*3 1.塑性形变和弹性形变 塑性形变：在超过材料的屈服应力作用下产生形变，外力移去后不能恢复的形变。 弹性形变：在超过材料的屈服应力作用下产生形变，外力移去后不能恢复的形变。 2.声频支振动和光频支振动 声频支振动：振动着的质点中包含中包含频率甚低的格波，质点间的位相差不大，则格波类似于弹性体中的应变波，称为声频支振动。 光频支振动：可以看成是相邻原子振动方向相反，形成一个范围很小、频率很高的振动。 3.反射、折射、双折射 反射：光线入射到界面时，一部分光从界面上反射，形成反射线。 折射：光线入射到界面时，其余部分进入第二种介质，形成折射线。 双折射：由一束折射光入射后分成两束光的现象。 4.压电效应、压敏效应、光电效应、热释电效应、电热效应、西贝尔效应 压电效应：在晶体的特定方向上施加压力或拉力，晶体的一些对应的表面上分别出现正负束缚电荷，其电荷密度与外施力的大小成正比例，也即正压电效应具有对称中心的点群晶体不会具有压电性。 压敏效应：对电压变化敏感的非线性电阻效应，即在某一临界电压下，电阻值非常之高，几乎无电流通过，超过该临界电压，电阻迅速降低，让电流通过。 光电效应：某些物质受到光照后，引起物质电性发生变化，这种光致电变的现象称为光电效应。 热释电效应：由于温度的变化而引起的晶体表面荷电现象。 电热效应：热电体在绝热条件下，当外加电场引起永久极化强度改变是时，其温度将发生变化的现象。 西贝尔效应:半导体材料的两端如果有温差，那么在较高的温度区有更多的电子被激发到导带中去，但热电子趋向于扩散到较冷的区域。当这两种效应引起的化学势梯度和电场梯度相等且方向相反时，就达到稳定状态。多数载流子扩散到冷端，结果在半导体两端就产生温差电动势，这种现象被称为温差电动势效应，也被称为西贝尔效应。 5.居里点 居里点：是指材料可以在铁磁体和顺磁体之间改变的温度，即铁电体从铁电相转变成顺电相引的相变温度。《材料物理性能》课后习题答案
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