缸套—活塞环润滑状态跨尺度模拟及测试方法研究

发布时间：2017-10-11 04:15

  本文关键词：缸套—活塞环润滑状态跨尺度模拟及测试方法研究

  更多相关文章： 润滑状态 接触电阻 状态转化

【摘要】：摩擦副不同的润滑状态必然导致不同的摩擦功耗和磨损,如要保证内燃机的可靠性与动力性,则首先要确保其摩擦副处于最佳的润滑状态,研究润滑状态及转化特性的关键问题之一是实现润滑状态的实时测量,其中确定由流体润滑向混合润滑和边界润滑转化的特征尤其重要。针对这一目标,首先进行了测试方法的选择,然后对摩擦状态的特性进行了分析,最后对缸套-活塞环摩擦状态转化进行了实时测量与验证。接触电阻法在定性分析润滑状态时是一种行之有效的测试方法,而且电路简单不需要昂贵的测试设备,但在定量地反映膜厚上存在困难。为了克服这一缺陷,利用自制的旋转式点接触摩擦磨损实验机,通过实验与理论分析相结合的方法,建立了点接触膜厚比与接触电阻之间明确的对应关系,这样就利用实时测得的电阻值确定了点接触的润滑状态。缸套-活塞环在压缩、燃烧、膨胀和排气各冲程中,会经历流体动压润滑、混合润滑、边界润滑等多种摩擦状态。为了确定缸套-活塞环的实时润滑状态,基于点接触膜厚比与接触电阻之间的对应关系,开展了电阻测量方法的缸套-活塞环润滑状态测试实验研究。该部分实验是在自制的缸套-活塞环往复式实验台上完成的,通过温度、载荷分级实验验证了接触电阻法判定缸套-活塞环摩擦副润滑状态的实用性与可靠性。传统的观点是把润滑状态分为流体动压润滑、弹流润滑、混合润滑、边界润滑及干摩擦等几个状态。近年来,有些学者提出在弹流润滑和边界润滑之间还存在着薄膜润滑,薄膜润滑和弹流润滑是两种不同的润滑状态,其润滑机理不同,所采用的理论基础也相应的差异较大,为了确定薄膜润滑状态的特性,在弹流计算的基础上,采用整体平均的等效黏度的修正公式,建立了运算速度快、结果更准确的计算模型,用于描述摩擦副的薄膜润滑状态,从而确定其润滑特性。综合考虑润滑表面综合粗糙度、缸套圆周方向的形变、润滑油的粘度等因素,使用整体平均的等效黏度的修正公式综合分析缸套-活塞环润滑系统润滑的性能,计算最小油膜厚度、压力分布情况、摩擦力等,建立缸套-活塞环三维瞬态润滑数学模型,从而为缸套-活塞环的摩擦状态分析提供了依据。
【关键词】：润滑状态 接触电阻 状态转化
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK406
【目录】：

• 创新点摘要5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第1章 绪论12-29
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 润滑状态转化测试现状13-26
• 1.2.1 摩擦状态的分类13-17
• 1.2.2 摩擦因数测量法17-19
• 1.2.3 膜厚比测试方法19-26
• 1.3 本文的研究内容26-29
• 第2章 基于电阻法的点接触润滑状态测试方法研究29-46
• 2.1 实验设备29-31
• 2.2 实验方案及操作规程31-32
• 2.3 工况参数对接触电阻的影响规律32-37
• 2.4 接触电阻与润滑状态的关系37-45
• 2.5 本章小结45-46
• 第3章 点接触薄膜润滑状态研究46-69
• 3.1 等温线接触弹流模型的建立及验证47-52
• 3.1.1 数学模型和计算方法48-49
• 3.1.2 计算结果与讨论49-52
• 3.2 点接触弹性流体模型建立及验证52-57
• 3.2.1 数学模型和计算方法53-54
• 3.2.2 计算结果分析54-57
• 3.3 点接触薄膜润滑57-65
• 3.3.1 物理模型的建立与数学模型修正57-58
• 3.3.2 光干涉法膜厚测量实验58-61
• 3.3.3 模型模拟准确性分析与评价61-65
• 3.4 表面粗糙度修正的点接触润滑数学模型65-67
• 3.5 本章小结67-69
• 第4章 缸套-活塞环润滑状态表征方法实验研究69-87
• 4.1 实验设备69-70
• 4.2 实验方案及操作规程70-76
• 4.2.1 实验的电路设计70-71
• 4.2.2 实验试样准备71-73
• 4.2.3 电路电压选择73-75
• 4.2.4 实验方案的确定75-76
• 4.3 工况参数对接触电阻的影响规律76-82
• 4.4 接触电阻与润滑状态的关系82-86
• 4.4.1 接触电阻与膜厚比的关联82
• 4.4.2 实验结果分析82-85
• 4.4.3 往复周期摩擦力与接触电压的关系85-86
• 4.5 本章小结86-87
• 第5章 缸套-活塞环润滑状态数值模拟87-107
• 5.1 润滑数值模型的建立87-91
• 5.1.1 基本假设87-88
• 5.1.2 控制方程88-91
• 5.2 数值求解过程91-92
• 5.3 计算结果模拟实验验证92-95
• 5.4 拓展计算结果分析95-99
• 5.4.1 活塞环表面环压分布95-97
• 5.4.2 最小膜厚及摩擦力分析97-99
• 5.5 不同算例的桶面形状99-102
• 5.6 不同工况对流体摩擦功比例的影响102-106
• 5.7 本章小结106-107
• 第6章 结论与展望107-109
• 6.1 主要结论107-108
• 6.2 未来工作展望108-109
• 参考文献109-116
• 攻读学位期间公开发表论文情况116-117
• 致谢117-118
• 作者简介118

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 马晨波;朱华;陆斌斌;江炜;;引入特征粗糙度参数的Stribeck曲线试验研究[J];摩擦学学报;2010年05期

2 卢洪;杨沛然;;用多重网格法准确计算弹流润滑膜厚度的方法[J];润滑与密封;2010年04期

3 张守茁;席镇;贾园;高宏;;摩擦过程中相对运动速度对声发射能量信号的影响[J];润滑与密封;2008年05期

4 任伟;陈家庆;高岩;;多重网格积分法在非Hertz接触问题中的应用[J];轴承;2008年05期

5 张明;王晓波;伏喜胜;刘维民;;含纳米添加剂的润滑体系在摩擦过程中的接触电阻研究[J];摩擦学学报;2007年06期

6 温诗铸;;润滑理论研究的进展与思考[J];摩擦学学报;2007年06期

7 雷爱莲;;电阻法测试润滑油添加剂的抗磨膜形成及其应用[J];润滑油与燃料;2007年01期

8 王顺;胡元中;王文中;王慧;;润滑点接触粗糙表面滑动摩擦因数的实验研究[J];润滑与密封;2006年07期

9 汪久根;张建忠;;边界润滑膜的形成与破裂分析[J];润滑与密封;2005年06期

10 叶晓明,蒋炎坤,陈国华,邹云川;活塞环—气缸套三维润滑性能分析[J];小型内燃机与摩托车;2005年02期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 解国新;外加电场下纳米级润滑膜的成膜特性及微汽泡行为研究[D];清华大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 沈宇龙;基于声发射缸套—活塞环润滑状态的研究[D];大连海事大学;2014年

2 帖少东;缸套内壁耐磨涂层质量的声发射检测方法研究[D];大连海事大学;2009年

3 宋炳s，

本文编号：1010407