表面织构对活塞环-缸套摩擦副接触压力分布影响的理论研究
发布时间：2020-12-17 14:51
活塞环-缸套摩擦副造成的摩擦损耗约占整个内燃机损耗的20%,因此国内外学者从结构参数,润滑油的粘度和润滑油量,表面形貌,活塞环-缸套接触等方面对活塞环-缸套摩擦副进行了大量细致的研究,以期能够改善这对摩擦副的摩擦性能。其中,通过活塞环-缸套表面微织构改善接触摩擦性能的研究,近年来受到了国内外学者的关注。本文在Biboulet等[48-50]研究工作的基础上,基于活塞环-缸套摩擦副的简化一维接触模型及所得到的解析关系式,从理论方面分析讨论了活塞环-缸套上的不同形貌表面织构对接触压力和性能的影响,主要工作包括:首先基于一维平均雷诺方程,对具有表面织构的活塞环-缸套摩擦副系统,建立了活塞环-油膜-缸套系统的一维接触润滑模型。在此基础上,对具有单个和多个矩形、三角形和椭圆形三种表面织构的缸套,分别推导得到了活塞环-缸套接触压力的简化解析解,并进行了活塞环-缸套间接触压力的分析和比较。结果表明,缸套上三种纹理结构对接触压力的分布和变化具有不同的影响,并且椭圆表面织构区域的接触压力变化要比三角形和矩形表面织构区域的接触压力变化平缓。因此,采用椭圆形表面织构可以较好的改善活塞环...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
内燃机构造示意图
（a） 沟槽型 （b）方形图 1.2 表面织构示意图Fig1.2 Surface texture sketch map目前，已经有许多的学者在实验研究和理论模拟这两个主要的研究领域内，对表面微织构的相关性能都做过大量的研究和分析，综述如下。1.2.2.1 表面织构的实验发展现状由于制造业的迅猛发展以及先进加工水平迅速提升，依托激光微型加工技术，微小磨粒喷射及 MEMS 等现代先进加工技术可以精准的在试件表面加工出所需形状的微织构[27]，进行实验研究：Ryk、 Etsion 等人[28-31]在 2001～2006 年间对表面微织构与活塞环-缸套摩擦学性能进行了一系列的研究，创建了活塞环激光处理的理论接触模型，并且提出表面织构的面积占比及最佳织构的深径比，并通过往复摩擦磨损实验确定最佳的表面织构的深径比数值。之后又将经过局部微织构处理过的活塞环和经过全表面微织构处理过的活塞环进行摩擦学性能比较，得出在最佳微织构的分布下，局部
图 1.3 Greenwood-Tripp 粗糙表面接触模型示意图Fig. 1.3 Schematic diagram of Greenwood-Tripp rough surface contact model阮鸿雁，吕建军等人[40]在接触表面设计了一个由多段圆弧、三角形构成织构的几何模型（如图 1.5 所示），并推导在这种情况下的控制方程， 中的 FLUENT 模块对这种形状的表面动压性能模拟以及数值计算。模拟示，两种形状复合织构的表面接触压力的分布比单个形状织构（图 1.4 所要合理，负载能力有了很明显提升。因此，该复合织构对接触面会产生滑效果。
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同角度凹槽织构对缸套-活塞环摩擦性能的影响[J]. 常铁,郭智威,饶响. 热加工工艺. 2017(16)
[2]内燃机活塞环-缸套摩擦副润滑影响因素的研究现状与展望[J]. 许枫,孙军,宋现浩,舒磊. 内燃机. 2015(02)
[3]缸套表面复合织构润滑性能理论及试验研究[J]. 尹必峰,钱晏强,卢振涛,汪博文,孙韶. 西安交通大学学报. 2014(09)
[4]激光加工微凹坑表面对缸套-活塞环摩擦性能的影响[J]. 李见,刘小君,王静,胡兆稳,刘焜. 内燃机学报. 2011(06)
[5]斯特林发动机的研究与发展[J]. 许行,宋鸿杰. 四川兵工学报. 2011(06)
[6]多圆弧与三角形复合织构表面的动压润滑性能[J]. 阮鸿雁,吕建军,司辉,刘会霞,王霄. 江苏大学学报(自然科学版). 2010(03)
[7]表面织构对发动机活塞/缸套摩擦性能的影响[J]. 刘一静,袁明超,王晓雷. 中国矿业大学学报. 2009(06)
[8]摩擦学在军用汽车中的应用与展望[J]. 张家玺,吉建平,曹永晟. 军事交通学院学报. 2009 (06)
[9]活塞环表面处理技术的研究现状及发展趋势[J]. 王师,阎殿然,李莎,高国旗,张志彬. 材料保护. 2009(07)
[10]激光微加工凹坑表面形貌摩擦特性的试验研究[J]. 高东海,刘焜,袁根福. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2008(10)
博士论文
[1]基于流体动压润滑效应的表面织构优化设计[D]. 于海武.南京航空航天大学 2012
[2]活塞环组三维润滑数值模拟及其应用研究[D]. 叶晓明.华中科技大学 2004
硕士论文
[1]表面织构处理对聚合物—金属配副摩擦学特性影响的实验研究[D]. 刘德杰.燕山大学 2016
[2]活塞（第二道气）环—缸套摩擦副的润滑性能研究[D]. 王先义.合肥工业大学 2015
[3]表面织构化活塞环/缸套摩擦学性能仿真及试验研究[D]. 王斌.北京交通大学 2014
[4]活塞环表面织构化的理论及实验研究[D]. 孙造.南京航空航天大学 2011
[5]表面织构化活塞环的摩擦学性能研究[D]. 郑显良.北京交通大学 2010
本文编号：2922229
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
内燃机构造示意图
（a） 沟槽型 （b）方形图 1.2 表面织构示意图Fig1.2 Surface texture sketch map目前，已经有许多的学者在实验研究和理论模拟这两个主要的研究领域内，对表面微织构的相关性能都做过大量的研究和分析，综述如下。1.2.2.1 表面织构的实验发展现状由于制造业的迅猛发展以及先进加工水平迅速提升，依托激光微型加工技术，微小磨粒喷射及 MEMS 等现代先进加工技术可以精准的在试件表面加工出所需形状的微织构[27]，进行实验研究：Ryk、 Etsion 等人[28-31]在 2001～2006 年间对表面微织构与活塞环-缸套摩擦学性能进行了一系列的研究，创建了活塞环激光处理的理论接触模型，并且提出表面织构的面积占比及最佳织构的深径比，并通过往复摩擦磨损实验确定最佳的表面织构的深径比数值。之后又将经过局部微织构处理过的活塞环和经过全表面微织构处理过的活塞环进行摩擦学性能比较，得出在最佳微织构的分布下，局部
图 1.3 Greenwood-Tripp 粗糙表面接触模型示意图Fig. 1.3 Schematic diagram of Greenwood-Tripp rough surface contact model阮鸿雁，吕建军等人[40]在接触表面设计了一个由多段圆弧、三角形构成织构的几何模型（如图 1.5 所示），并推导在这种情况下的控制方程， 中的 FLUENT 模块对这种形状的表面动压性能模拟以及数值计算。模拟示，两种形状复合织构的表面接触压力的分布比单个形状织构（图 1.4 所要合理，负载能力有了很明显提升。因此，该复合织构对接触面会产生滑效果。
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同角度凹槽织构对缸套-活塞环摩擦性能的影响[J]. 常铁,郭智威,饶响. 热加工工艺. 2017(16)
[2]内燃机活塞环-缸套摩擦副润滑影响因素的研究现状与展望[J]. 许枫,孙军,宋现浩,舒磊. 内燃机. 2015(02)
[3]缸套表面复合织构润滑性能理论及试验研究[J]. 尹必峰,钱晏强,卢振涛,汪博文,孙韶. 西安交通大学学报. 2014(09)
[4]激光加工微凹坑表面对缸套-活塞环摩擦性能的影响[J]. 李见,刘小君,王静,胡兆稳,刘焜. 内燃机学报. 2011(06)
[5]斯特林发动机的研究与发展[J]. 许行,宋鸿杰. 四川兵工学报. 2011(06)
[6]多圆弧与三角形复合织构表面的动压润滑性能[J]. 阮鸿雁,吕建军,司辉,刘会霞,王霄. 江苏大学学报(自然科学版). 2010(03)
[7]表面织构对发动机活塞/缸套摩擦性能的影响[J]. 刘一静,袁明超,王晓雷. 中国矿业大学学报. 2009(06)
[8]摩擦学在军用汽车中的应用与展望[J]. 张家玺,吉建平,曹永晟. 军事交通学院学报. 2009 (06)
[9]活塞环表面处理技术的研究现状及发展趋势[J]. 王师,阎殿然,李莎,高国旗,张志彬. 材料保护. 2009(07)
[10]激光微加工凹坑表面形貌摩擦特性的试验研究[J]. 高东海,刘焜,袁根福. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2008(10)
博士论文
[1]基于流体动压润滑效应的表面织构优化设计[D]. 于海武.南京航空航天大学 2012
[2]活塞环组三维润滑数值模拟及其应用研究[D]. 叶晓明.华中科技大学 2004
硕士论文
[1]表面织构处理对聚合物—金属配副摩擦学特性影响的实验研究[D]. 刘德杰.燕山大学 2016
[2]活塞（第二道气）环—缸套摩擦副的润滑性能研究[D]. 王先义.合肥工业大学 2015
[3]表面织构化活塞环/缸套摩擦学性能仿真及试验研究[D]. 王斌.北京交通大学 2014
[4]活塞环表面织构化的理论及实验研究[D]. 孙造.南京航空航天大学 2011
[5]表面织构化活塞环的摩擦学性能研究[D]. 郑显良.北京交通大学 2010
本文编号：2922229
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