表面织构化活塞环/缸套摩擦学性能仿真及试验研究

发布时间：2022-02-11 21:15

　　缸套-活塞环摩擦副是内燃机中重要的摩擦副之一,对此摩擦副进行热流体动力润滑研究具有重要的理论和应用价值。为改善缸套-活塞环摩擦副润滑性能,提高其工作效率和可靠性,表面织构技术作为一项有效改善摩擦副流体及非流体润滑性能的技术而受到广泛的研究。本文首先通过试验的方法,研究了激光织构表面的干摩擦磨损性能。总结了织构形貌参数（包括织构面密度、织构直径、织构深度）、工况（包括载荷、速度）、材料对摩擦磨损的影响。为织构化缸套-活塞环上下止点乏油时的摩擦磨损提供一定的试验补充。然后,给出了缸套-活塞环摩擦副瞬态热流体动力润滑的数学模型,并对相关方程进行了无量纲化,利用多重网格法求解压力和逐列扫描法求解温度,在此基础上编制了一套热流体动力润滑程序。接下来,计算了不同参数条件下的缸套-活塞环间的热流体动力润滑的完全数值解,根据计算结果着重分析了织构形貌参数（包括织构面密度、织构深度）、摩擦副工况条件（曲柄转速、载荷）以及润滑油特性对缸套-活塞环间的油膜压力、油膜厚度、润滑油温度分布和摩擦阻力的影响。对程序稍做修改后计算了这对摩擦副的等温流体动力润滑解,并把热解和等温解进行了对比,进一步明确了温度升高对缸... 

【文章来源】：北京交通大学北京市211工程院校教育部直属院校

【文章页数】：128 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

表面织构微形貌

荷叶表面有很高的接触角，这种超常的疏水性，源于荷叶表面复杂的三维介于微米、纳米尺度的表面织构(图1-2)，200多种疏水性植物的接触角均大于150°[16]，这种疏水性是植物表面微纳米织构与錯质晶体材料固有的疏水性结合的产物。水邑之所以能够在水面上健步如飞是因为脚掌的疏水性[17]。蝶螂前胸背板表面具有91°?106°的水接触角[18]，这种疏水性与其表面非光滑结构(表面织构形貌)相结合，使媒螂表面在重污染环境下具有明显的抗黏附功能。在土中穿行的穿山甲和在沙地运动自如的蛇等，都具有良好的耐磨表面，这种优异的耐磨性可能与动物表皮的微观织构特征和材料成分有紧密联系。贝壳表面具有各种棱纹型结构，在泥沙中首先磨损表面织构，然后才磨损纯。藍鱼表皮的助条结构具有很好的减阻功能

图2-1为不同织构直径下的三种不同面密度对应的表面织构微坑排列SEM形貌，改变四坑之间的间隔可以得到不同面密度激光表面织构。从图中单个织构微坑的SEM形貌，可以看到微坑内部堆积着激光恪融材料后冷却的残渔，这些残渣导致微坑内部以及微坑壁的硬度远远高于基体的硬度。14

【参考文献】：
期刊论文
[1]往复运动下圆凹坑形表面织构减摩性能研究[J]. 周元凯,朱华,唐玮,张文谦.  润滑与密封. 2012(03)
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[3]PDMS表面织构润滑特性的研究[J]. 姜亮,马国亮,王晓雷.  摩擦学学报. 2010(03)
[4]摩擦副不同表面织构化的润滑减摩性能试验研究[J]. 马晨波,朱华,历建全.  中国矿业大学学报. 2010(02)
[5]45#钢表面激光织构化及其干摩擦特性研究[J]. 胡天昌,胡丽天,丁奇.  摩擦学学报. 2010(01)
[6]微造型活塞环表面的润滑性能数值分析[J]. 符永宏,张华伟,纪敬虎,华希俊.  内燃机学报. 2009(02)
[7]碳化硅陶瓷的水润滑特性及其表面微细织构的优化设计[J]. 王晓雷,韩文非,加藤康司.  中国机械工程. 2008(04)
[8]规则微造型表面磨损过程的有限元分析[J]. 刘会霞,袁春俭,司辉,王霄,符永宏.  润滑与密封. 2008(02)
[9]用耦合分析法研究内燃机活塞环—气缸套传热润滑摩擦问题[J]. 周龙,白敏丽,吕继组,刘佳伟.  内燃机学报. 2008(01)
[10]不同微细造型几何形貌对润滑性能影响的数值模拟[J]. 王霄,张广海,陈卫,刘会霞,符永宏,蔡兰.  润滑与密封. 2007(08)

博士论文
[1]内燃机关键摩擦副表面微织构润滑与摩擦机理及应用研究[D]. 尹必峰.江苏大学 2011
[2]仿生结构在润滑条件下耐磨性能的研究[D]. 金敬福.吉林大学 2007



本文编号：3620960