材料热衰退下的连杆衬套刚强度特性分析
发布时间：2021-11-20 14:00
为探究衬套材料的高温性能退化对其刚强度产生的影响,从而为衬套失效抑制设计提供依据,开展了典型锡青铜（QSn7-0.2）与铜镍合金（CuNi6Sn6）两种衬套材料在不同温度下的应力-应变力学性能试验,并在考虑材料热衰退特性后对某柴油机连杆衬套组合结构的径向变形量、等效应力、过盈接触压力等刚强度特性进行了计算分析。研究结果表明:两种材料的弹性模量、规定非比例延伸强度及抗拉强度均随温度升高而降低;QSn7-0.2在200～250℃时力学性能急剧衰退,CuNi6Sn6在150～200℃时的热衰退较明显,但在数值上仍高于前者或与其接近。此外,仿真结果表明:QSn7-0.2衬套的径向变形量略大于CuNi6Sn6,失圆现象更加严重;QSn7-0.2衬套等效应力整体偏小,且当温度达到300℃时,衬套中过盈接触压力峰值处产生了一定程度的塑性变形,导致该区域过盈接触压力减小。若变形持续发展,则该衬套较CuNi6Sn6更易产生松脱转动等失效状况。由此可得,材料热衰退是导致衬套出现故障的重要原因,且CuNi6Sn6衬套在高温高载下的力学性能更为优异,更不易产生失效问题。
【文章来源】：内燃机工程. 2020,41(04)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图5 两种材料弹性模量的热衰退特性对比
在弹性变形后，由于这两种铜合金均不存在屈服阶段，所以要判断其何时产生塑性变形，需确定材料的规定非比例延伸强度，这是衡量材料强度性能的重要指标[12]。图6为两种材料规定非比例延伸强度的热衰退特性对比。由图6可知，二者的规定非比例延伸强度均随温度的升高而下降。其中，CuNi6Sn6变化率较小，约为0.364MPa/℃，在150～200℃时的变化较其他温度时略微明显；QSn7-0.2在200～250℃时发生了极为明显的热衰退，规定非比例延伸强度降低约116MPa，是前者的6.4倍。此外，当温度不超过200℃时，二者的规定非比例延伸强度极为相近；温度超过200℃后，QSn7-0.2的规定非比例延伸强度显著低于CuNi6Sn6，最多可相差282MPa。综上，根据试验结果可推知，在轴承正常工作温度范围内，即125～165℃，二者强度性能相近；当温度超过200℃后，CuNi6Sn6明显优于QSn7-0.2。1.2.3 抗拉强度的热衰退特性
判断材料何时发生断裂，需确定其抗拉强度，这也是衡量材料强度性能的指标之一。图7为两种材料抗拉强度的热衰退特性对比。由图7可知，二者的抗拉强度均随温度的升高而降低。CuNi6Sn6下降得较为均匀，平均变化率约为0.571MPa/℃，在150～200℃时，变化幅度略有增加。QSn7-0.2在不超过150℃时，变化规律与CuNi6Sn6极为相近，但在200～250℃时发生了显著的热衰退。综上，根据试验结果可推知：当轴承处于正常工作温度时，二者的强度性能相近；一旦温度超过200℃，QSn7-0.2将会发生极为明显的热衰退，性能大大降低，远不如CuNi6Sn6。上述结论与规定非比例延伸强度反映的强度性能结果基本吻合。2 连杆小头衬套组合结构的刚强度分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]连杆小头轴承典型工作状态台架模拟试验[J]. 刘吉良,张利敏,向建华,赵志强,廖日东. 内燃机学报. 2019(05)
[2]Tribological properties of CrN coating deposited on 20CrMo against tin bronze[J]. LIU Ji Liang,LIAO RiDong,XIE GuoXin,XIANG JianHua,LUO Jun,LIAO Bin,LIU QingYi. Science China（Technological Sciences）. 2018(11)
[3]基于热弹流模型的柴油机连杆小头轴承润滑研究[J]. 毕凤荣,刘博,刘春朝,田从丰,李鑫,马腾. 内燃机工程. 2018(04)
[4]柴油机连杆小头与活塞销轴承润滑特性分析[J]. 张忠伟,刘继林,宋现浩,张利敏,赵志强,刘玉婷,梁玉明. 车用发动机. 2018(03)
[5]活塞销材料20CrMo上沉积CrN涂层的摩擦性能研究[J]. 刘吉良,廖日东,陈国华,鲍珂,刘庆义,张鹏伟. 内燃机学报. 2018(03)
[6]某柴油机连杆小头结构参数优化[J]. 张利敏,王延荣,熊毕伟,姚亮宇,许春光. 内燃机工程. 2017(03)
硕士论文
[1]柴油机连杆衬套磨损试验研究[D]. 董雪飞.中北大学 2011
本文编号：3507475
【文章来源】：内燃机工程. 2020,41(04)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图5 两种材料弹性模量的热衰退特性对比
在弹性变形后，由于这两种铜合金均不存在屈服阶段，所以要判断其何时产生塑性变形，需确定材料的规定非比例延伸强度，这是衡量材料强度性能的重要指标[12]。图6为两种材料规定非比例延伸强度的热衰退特性对比。由图6可知，二者的规定非比例延伸强度均随温度的升高而下降。其中，CuNi6Sn6变化率较小，约为0.364MPa/℃，在150～200℃时的变化较其他温度时略微明显；QSn7-0.2在200～250℃时发生了极为明显的热衰退，规定非比例延伸强度降低约116MPa，是前者的6.4倍。此外，当温度不超过200℃时，二者的规定非比例延伸强度极为相近；温度超过200℃后，QSn7-0.2的规定非比例延伸强度显著低于CuNi6Sn6，最多可相差282MPa。综上，根据试验结果可推知，在轴承正常工作温度范围内，即125～165℃，二者强度性能相近；当温度超过200℃后，CuNi6Sn6明显优于QSn7-0.2。1.2.3 抗拉强度的热衰退特性
判断材料何时发生断裂，需确定其抗拉强度，这也是衡量材料强度性能的指标之一。图7为两种材料抗拉强度的热衰退特性对比。由图7可知，二者的抗拉强度均随温度的升高而降低。CuNi6Sn6下降得较为均匀，平均变化率约为0.571MPa/℃，在150～200℃时，变化幅度略有增加。QSn7-0.2在不超过150℃时，变化规律与CuNi6Sn6极为相近，但在200～250℃时发生了显著的热衰退。综上，根据试验结果可推知：当轴承处于正常工作温度时，二者的强度性能相近；一旦温度超过200℃，QSn7-0.2将会发生极为明显的热衰退，性能大大降低，远不如CuNi6Sn6。上述结论与规定非比例延伸强度反映的强度性能结果基本吻合。2 连杆小头衬套组合结构的刚强度分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]连杆小头轴承典型工作状态台架模拟试验[J]. 刘吉良,张利敏,向建华,赵志强,廖日东. 内燃机学报. 2019(05)
[2]Tribological properties of CrN coating deposited on 20CrMo against tin bronze[J]. LIU Ji Liang,LIAO RiDong,XIE GuoXin,XIANG JianHua,LUO Jun,LIAO Bin,LIU QingYi. Science China（Technological Sciences）. 2018(11)
[3]基于热弹流模型的柴油机连杆小头轴承润滑研究[J]. 毕凤荣,刘博,刘春朝,田从丰,李鑫,马腾. 内燃机工程. 2018(04)
[4]柴油机连杆小头与活塞销轴承润滑特性分析[J]. 张忠伟,刘继林,宋现浩,张利敏,赵志强,刘玉婷,梁玉明. 车用发动机. 2018(03)
[5]活塞销材料20CrMo上沉积CrN涂层的摩擦性能研究[J]. 刘吉良,廖日东,陈国华,鲍珂,刘庆义,张鹏伟. 内燃机学报. 2018(03)
[6]某柴油机连杆小头结构参数优化[J]. 张利敏,王延荣,熊毕伟,姚亮宇,许春光. 内燃机工程. 2017(03)
硕士论文
[1]柴油机连杆衬套磨损试验研究[D]. 董雪飞.中北大学 2011
本文编号：3507475
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dongligc/3507475.html
