微織構(gòu)活塞環(huán)表面的彈流潤(rùn)滑研究.pdf

1、活塞環(huán)-氣缸套是內(nèi)燃機(jī)最關(guān)鍵、最重要的摩擦副之一，其工作環(huán)境的惡劣性直接關(guān)系到潤(rùn)滑性能的好壞，進(jìn)而直接影響到內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性及使用壽命問題。并且隨著近些年來科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和能源環(huán)境的需要，發(fā)動(dòng)機(jī)正向著高強(qiáng)化的方向發(fā)展，這導(dǎo)致了活塞環(huán)-氣缸套摩擦副摩擦磨損的加重。所以，從機(jī)理上對(duì)其摩擦潤(rùn)滑 性能進(jìn)行研究，以此來改善潤(rùn)滑狀況就變得尤為重要。
　　本文基于流體動(dòng)壓潤(rùn)滑理論，結(jié)合Re

2、ynolds方程、彈性變形方程、微凸體接觸模型和Reynolds出口邊界條件建立了缸套-活塞環(huán)彈流潤(rùn)滑分析模型，研究了在壓縮上止點(diǎn)附近考慮活塞環(huán)-缸套摩擦表面的彈流潤(rùn)滑變化，并考慮了不同表面微織構(gòu)對(duì)摩擦潤(rùn)滑情況的影響。研究表明：在壓縮上止點(diǎn)前4°~12°附近，接觸面平均油膜壓力在12MPa左右，表面彈性變形量在上止點(diǎn)前10％附近開始顯著，表面彈性變形平均為1.2%，此時(shí)進(jìn)入彈流潤(rùn)滑階段。同時(shí)，對(duì)于表面微織構(gòu)模型，活塞環(huán)中間位置處微織構(gòu)不

3、利于潤(rùn)滑油積累，對(duì)潤(rùn)滑具有抑制作用，邊緣位置處微織構(gòu)有利于收斂油楔形成，具有減摩效果。
　　在此基礎(chǔ)上，本文利用設(shè)計(jì)改進(jìn)的壓力可變摩擦試驗(yàn)機(jī)對(duì)模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了相應(yīng)的試驗(yàn)驗(yàn)證工作。得出了不同壓力載荷下、不同轉(zhuǎn)速、不同溫度場(chǎng)等參數(shù)對(duì)活塞環(huán)摩擦力的影響規(guī)律；驗(yàn)證了在壓縮上止點(diǎn)位置考慮彈流潤(rùn)滑模擬結(jié)果更接近于實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
　　本文利用摩擦磨損往復(fù)試驗(yàn)機(jī)做了相關(guān)的表面微織構(gòu)摩擦實(shí)驗(yàn)，考慮到不同的載荷和試驗(yàn)機(jī)轉(zhuǎn)速，研究了不同的部分表面微

4、造型對(duì)摩擦潤(rùn)滑的影響，主要對(duì)五種不同的活塞環(huán)試件進(jìn)行了不同載荷下，不同速度下的摩擦力比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：對(duì)于桶形面活塞環(huán)，不同的微織構(gòu)處理后活塞環(huán)的潤(rùn)滑性能是不同的，在活塞環(huán)冠部位置激光微織構(gòu)是不可取的，活塞環(huán)接觸表面全部微織構(gòu)化的減摩效果不如部分表面微織構(gòu)處理的活塞環(huán)（活塞環(huán)邊緣處激光微織構(gòu)化）；活塞環(huán)兩邊位置激光微織構(gòu)化處理的摩擦力所有試件中是效果最好的，尤其是在大功率載荷下，這種效果就會(huì)更加的明顯。另外實(shí)驗(yàn)結(jié)果也顯示激光微織構(gòu)處理