缸套-活塞环表面织构对其摩擦学性能的影响规律研究-载运工具运用工程专业论文.docxVIP

武汉理 武汉理工大学硕士学位论文 万方数据 万方数据 摘 要? 缸套-活塞环摩擦副精密的配合与良好的运行状态是内燃机能够高效与可 靠稳定工作的前提保证，它的润滑性能对内燃机的排放与功耗起到至关重要的 影响。润滑性能好则缸套与活塞环之间的摩擦力小，对缸套与活塞环的磨损也 较小，同时摩擦功耗也相应减小；当摩擦副之间的润滑性能较差时，摩擦副之 间的摩擦力会变得很大，同时润滑不良也会导致内燃机运行状态不稳定，增大 摩擦功耗。因此深入研究缸套-活塞环摩擦副的摩擦润滑特性具有十分重要的现 实意义。 本文以船舶内燃机的缸套-活塞环为研究对象，在缸套切片内表面设计不同 的织构形貌，在往复式磨损试验机上进行以转速、载荷及织构形貌为变量的磨 损试验，同时设计基于接触电阻技术的摩擦副之间润滑油膜厚度测量装置与采 集程序，采集相关试验数据并进行分析。综合摩擦学特性分析与仿真模型研究， 系统深入的分析各参数对摩擦性能的影响，对摩擦磨损机理进行基于试验结果 的分析与探讨，最后建立以粘着磨损模型为基础的数学仿真模型，为缸套-活塞 环的润滑研究提供试验数据，为摩擦副表面纹理织构在实际工程实践上的应用 提供参考。 从多种角度综合进行试验研究，对比各工况下的摩擦系数、磨损量的变化 趋势，分析不同工况对摩擦性能的影响。研究发现，带有表面织构的摩擦副能 够更加显著的提升摩擦副的润滑性能，减少摩擦副的摩擦系数，降低摩擦副的 磨损量，其中凹坑织构的缸套能够最大程度的降低摩擦系数与相应的磨损量。 在摩擦副磨损后表面粗糙度参数的横向对比中发现，光面所呈现的粗糙度参数 最大，凹坑的粗糙度参数最小、表面磨损最轻。磨粒的分析则运用了滤膜谱片 技术，选取了最大磨粒面积、磨粒数量、平均磨粒圆度等参数，通过对比分析 发现在低速下的磨粒尺寸较大，数量较少；随着转速的提高，磨粒数量与面积 尺寸会相应的降低。通过对各形貌参数的横向对比也发现，有织构形貌的摩擦 副所产生的磨粒的数量较少、面积尺寸较小，且其圆度较圆，并且凹坑织构的 摩擦副所产生的磨粒在尺寸与数量上都是最低的，可见织构形貌的存在能够显 ??本论文的研究得到了教育部新世纪优秀人才支持计划项目（项目编号：NCET-12-0910）和中央高校基 本科研业务费专项资金项目，项目名称：“基于接触电阻测量技术的缸套-活塞环油膜特性研究”（编号： 2015IVA010）的资助。 I 著的提高摩擦副的润滑性能。 为进一步对摩擦副之间的润滑状态进行研究，本文采用了接触电阻法来测 量摩擦副上下接触面之间的接触电阻。为此以 LabVIEW 为平台编写了接触电 阻的测量程序，以能够实时记录和反映摩擦表面之间油膜及润滑情况。测量出 的接触电阻值为测量缸套-活塞环之间的油膜厚度值提供了可能，实现了对摩擦 副之间润滑情况的定量分析。这对摩擦副的摩擦磨损机理研究是一种可用的测 试方法。最后基于试验结果分析，讨论了摩擦副的润滑机理，同时建立磨损模 型，可看出磨损量与各变量之间的定量关系并预测不同工况下的磨损量。 关键词：表面织构,缸套-活塞环,接触电阻,表面形貌,磨粒 II Abstract The precision cooperating and good running condition of cylinder liner-piston ring is the premise and guarantee to efficiently, reliability and stability operate the internal combustion engine. The lubricating property of cylinder liner-piston ring has a crucial impact on the emission and power dissipation of internal combustion engine. When the friction pair has a better lubricating performance, the friction between the cylinder liner and piston ring will be smaller and it has minor wear damage on the cylinder liner and piston ring. Otherwise, the friction will be larger, meanwhile, badness lubrication will lead to the instability of engine operating state and increase the power dissipatio