活塞環(huán)表面織構(gòu)化的理論及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、活塞環(huán)/缸套摩擦副是內(nèi)燃機(jī)中最重要的摩擦副之一，其摩擦損失占整個(gè)內(nèi)燃機(jī)摩擦損失中的19%，因此多年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者為改善這對(duì)摩擦副的摩擦學(xué)性能，從活塞環(huán)/缸套材料以及各種各樣的表面涂層等方面入手進(jìn)行了深入而又細(xì)致的研究。表面織構(gòu)技術(shù)即在摩擦副表面上加工出具有一定尺寸的規(guī)則排列的幾何形貌，近些年來(lái)也得到了各國(guó)學(xué)者的關(guān)注，并廣泛應(yīng)用于各種摩擦副的表面。本文從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面對(duì)表面織構(gòu)化的活塞環(huán)/缸套摩擦副的摩擦學(xué)性能進(jìn)行了研究。
　　

2、 在理論研究方面，建立了在動(dòng)壓潤(rùn)滑條件下的二維Reynolds方程，利用有限差分法對(duì)方程進(jìn)行求解，并采用多重網(wǎng)格法、超松弛迭代法加速結(jié)果的收斂，得到表面織構(gòu)的直徑、深度、面積率以及部分織構(gòu)率對(duì)摩擦副潤(rùn)滑性能的影響。結(jié)果顯示，全織構(gòu)情況下，最佳凹坑深度與工況膜厚相當(dāng)；最佳面積率與凹坑深度和油膜厚度的比值有關(guān)；最佳的凹坑半徑與平均無(wú)量綱油膜壓力成正比。對(duì)于部分織構(gòu)，得到最佳凹坑織構(gòu)率應(yīng)在60%左右，同時(shí)在部分織構(gòu)下，面積率越大越好；在織構(gòu)率

3、為60%時(shí)，最佳凹坑深度為工況膜厚的70%；最佳凹坑半徑也是與全織構(gòu)情況下得到的結(jié)論一致即與平均無(wú)量綱油膜壓力成正比。
　　 在實(shí)驗(yàn)方面，本文采用光刻微細(xì)電解的技術(shù)在實(shí)際桶形活塞環(huán)片斷表面加工表面織構(gòu)，在優(yōu)化后的往復(fù)式摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)，研究了在充分潤(rùn)滑下，不同載荷及速度條件下表面織構(gòu)的直徑、深度、面積率以及部分織構(gòu)率對(duì)活塞環(huán)/缸套的摩擦學(xué)性能的影響。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)中得到，在不同的工況條件下，存在一個(gè)最優(yōu)的凹坑幾何參數(shù)。直徑、