强力旋压锡青铜滑动轴承材料的摩擦磨损特性研究

发布时间：2020-05-28 05:02

【摘要】：柴油机连杆小端滑动轴承是用来保护连杆小端与活塞销的重要轴承,工作环境极其恶劣,其磨损程度对柴油机的使用寿命造成严重影响,所以研究滑动轴承材料本身的摩擦磨损特性就会显得特别重要。本文以某型号柴油机连杆小端滑动轴承为例,采用销-盘模拟试验,研究在强力旋压工艺后锡青铜滑动轴承材料摩擦磨损特性,具体研究内容如下:设计单因素试验,在MG-2000型高速高温摩擦磨损试验机上进行强力旋压锡青铜滑动轴承材料的销-盘摩擦磨损试验,分析转速、载荷、温度三个工况因素对其摩擦磨损特性的影响,并分析其摩擦磨损机理。结果表明:在不同工况因素下,其材料表面的主要摩擦磨损形式也会发生变化,摩擦磨损形式的转换在宏观上主要体现在摩擦系数与磨损量的变化,在微观上主要体现在表面形貌与磨损面元素变化上。根据单因素的试验结果,摩擦系数随着转速的升高而呈现先减小后增大的趋势;随着载荷的增大呈现减小趋势,当载荷过大时,又会出现增长;随着温度的升高呈现减小趋势,当温度过高时,又会急剧增大。磨损量符合Archard磨损定律,磨损量随着转速与载荷的增大呈现增大趋势;随着温度的升高,磨损量呈现先减小后增大趋势。设计响应曲面试验,得到强力旋压锡青铜滑动轴承材料摩擦系数与磨损量的三元二次回归方程,并对回归方程进行ANOVA方差分析,分析转速、载荷、温度三个工况因素及其交互作用对强力旋压锡青铜滑动轴承材料摩擦系数与磨损量的影响顺序,并进行工况因素的优化。结果表明:工况因素对强力旋压锡青铜滑动轴承材料摩擦系数的影响顺序依次为:转速、载荷、温度;转速与载荷的交互作用对摩擦系数有显著影响。工况因素对强力旋压锡青铜滑动轴承材料磨损量的影响顺序依次为:载荷、转速、温度;转速与温度的交互作用对磨损量有显著影响。在响应曲面优化的结果中得到,当转速126r/min,载荷109N,温度102℃时,强力旋压锡青铜轴承材料的摩擦系数与磨损量皆能保持较小值。
【图文】：

均匀分布,三旋轮,强力旋压,滑动轴承

图 3.3 三旋轮错距强力旋压3.1.2 滑动轴承的材料选择本文研究的滑动轴承为位于柴油机连杆小端的滑动轴承（连杆衬套），其工作环境相当恶劣，，不仅仅要承受具有高速摩擦和交变载荷的工作环境，同时又有润滑油衰变等复杂变化，所以对于柴油机连杆衬套的力学性能要有很高的要求，要具有良好的减摩性耐磨性、抗咬粘性、磨合性、耐腐蚀性、嵌入性、抗疲劳性及足够的承载能力，以减小摩擦磨损，延长滑动轴承的使用寿命。所以综合考虑，本文滑动轴承的材料选择锡青铜(QSn7-0.2)合金，这是目前用于制造滑动轴承的一种新型合金材料，锡铜化合物晶体属于极其坚硬的一种化合物晶体，它均匀分布在锡青铜(QSn7-0.2)合金的基体表面，可以对活塞销起到支撑作用，因此由锡青铜(QSn7-0.2)合金制成的滑动轴承具有良好的耐磨性和机械强度，在高转速、高载荷的工作条件下也不易因塑性形变或应力集中而发生断

力学性能测试,强力旋压,锡青铜

中北大学学位论文P、Pb、Zn 等元素。在锡青铜(QSn7-0.2)合金中 P 元素，可以使其流动性及综合性能得到改善，故锡磷青铜可作为弹性材料，由于其在强力旋压后易造成局部不均匀塑性变形，所以强力旋压后需要对锡青铜(QSn7-0.2)连杆衬套进行低温退火，增加其性能的稳定性[68-69]。分别测量锡青铜(QSn7-0.2)原材料与强力旋压后工件的力学性能，如下图 3.4 所示，力学性能结果如下表 3.1。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TK423

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