锡青铜衬套摩擦学性能试验研究及磨损量数值仿真

发布时间：2020-07-06 20:07

【摘要】：柴油机中连杆小头和活塞销依靠连杆衬套进行连接,它与活塞销构成摩擦副,工作环境恶劣,严重磨损会对柴油机的使用寿命构成威胁。研究连杆衬套的摩擦学性能对于提高衬套的使用寿命及柴油机可靠性具有重要意义。论文通过试验手段和数值仿真相结合,分析了锡青铜材料的摩擦学特性,主要研究成果如下:(1)在销-盘试样试验中,设计了QSn7-0.2/40Cr试样的单因素试验和混合均匀设计试验。单因素试验中研究了载荷、转速、温度、润滑油粘度等单个因素对于试验结果的影响,并对磨损机理进行了探讨,结果表明:单因素试验中,不同的试验条件下摩擦副的磨损机理不同,相同试验条件下可能会出现磨粒磨损、黏着磨损、氧化磨损多种磨损类型。混合均匀设计试验研究了载荷、转速、温度、摩擦时间四种因素及两两交互作用对于摩擦副磨损量的影响权重顺序,使用了逐步回归分析法对磨损率数学模型进行分析,结果表明:载荷、转速与温度的交互作用及温度对于销子磨损量的影响较大,当载荷为23N,转速为275r/min,温度为50℃,时间为30min时,磨损量最小为0.00001218g。(2)在锡青铜(QSn7-0.2)衬套的摩擦磨损台架试验中,设计了单因素试验和正交试验,研究了载荷、转速以及配合间隙对衬套磨损量的影响。通过方差分析和响应曲面分析各因素及因素之间交互作用对磨损量的影响,对工艺参数进行优化,建立磨损量数学模型;结果表明,连杆衬套的磨损量受转速和配合间隙的影响较大,交互作用中受载荷与间隙、载荷与转速的影响较大,衬套磨损量响应曲面优化的结果为在载荷取110KN,转速为230 r/min,配合间隙为0.14 mm时,连杆衬套的磨损量最小,为0.0054 mm。(3)建立了销-盘磨损仿真模型,通过销-盘单因素试验中不同压强作用下的磨损率计算获得磨损系数,磨损系数参与子程序UMESHMOTION中的磨损量分析,对变形区域网格进行重绘及位移场更新,对销-盘不同载荷下的磨损量进行了仿真分析,并通过与试验结果进行了对比,验证了论文中的销-盘磨损仿真模型的可靠性及仿真结果的准确性。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK423
【图文】：

磨损曲线,磨损曲线

损，因为材料疲劳原因，接触面局部产生凹坑、点蚀，甚劳磨损。裂纹在点蚀时期就会产生，称为初始裂纹，当表面会出现麻点状小坑；当接触应力大，但是摩擦系数不断扩展，导致片状材料脱落并发生疲劳破坏。损触面产生塑性变形时，在氧气的作用下变形层面发生氧与下一个微凸体接触时有可能剥落，使新露出的金属表被除去，又反复形成的过程就是氧化磨损。划分及磨损机理件的生命周期，其磨损过程分为三个阶段，如图 2.1。

节点,共线,方向法,学位论文

中北大学学位论文节点 3 的相邻两边界为 b2和 b3，b2、b3共线，因此节点 3 的磨损方向法方向 n3。节点 5 相邻的两边界为 b4和 b5，b4和 b5不共线，b4和n5也不共线，节点 5 的方法向按式 2.7 选取：4 564 5|| ||n nnn n 边 b2位于接触区域，边 b1位于非接触区域，因此节点 2 属于边界节节点 2 将沿着 n2方向移动。

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MMW-1A型立式

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