活塞組件是往復(fù)設(shè)備中最典型和最重要的運(yùn)動(dòng)部件之一,往復(fù)設(shè)備缸套/活塞系統(tǒng)的潤(rùn)滑特性直接影響機(jī)械設(shè)備的滑油消耗量、泄漏量、振動(dòng)特性、磨損以及摩擦產(chǎn)生的能源消耗率。機(jī)械設(shè)備良好的摩擦學(xué)性能不僅能夠有效的降低摩擦損失,延長(zhǎng)零部件和設(shè)備的使用壽命,還能對(duì)設(shè)備的振動(dòng)噪聲和有害物排放起到一定的抑制作用。應(yīng)用表面織構(gòu)改善活塞/缸套摩擦副的潤(rùn)滑特性是提高其運(yùn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)性的有效方法。因此探究表面織構(gòu)的作用機(jī)理與設(shè)計(jì)規(guī)律對(duì)往復(fù)設(shè)備的可靠性與經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)具有重要的意義和廣闊的應(yīng)用前景。本文以往復(fù)設(shè)備活塞/缸套摩擦副為研究對(duì)象,以卡特皮勒公司往復(fù)式斜盤(pán)泵和福特汽車(chē)公司發(fā)動(dòng)機(jī)為具體載體,建立了動(dòng)壓潤(rùn)滑和混合潤(rùn)滑兩種潤(rùn)滑狀態(tài)下活塞/缸套的潤(rùn)滑模型,綜合考慮摩擦副的幾何參數(shù)、運(yùn)行工況、表面織構(gòu)的尺寸、深度、密度、分布、類(lèi)型等參數(shù),探究了表面織構(gòu)的作用機(jī)理,研究了表面織構(gòu)對(duì)活塞潤(rùn)滑特性的影響,并初步嘗試了運(yùn)用人工智能手段對(duì)表面織構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析。針對(duì)動(dòng)壓潤(rùn)滑狀態(tài),以卡特皮勒公司往復(fù)式斜盤(pán)泵為研究對(duì)象,建立了變計(jì)算域、移動(dòng)邊界的瞬態(tài)動(dòng)壓潤(rùn)滑模型,提出了不同結(jié)構(gòu)的往復(fù)式斜盤(pán)泵活塞/缸套潤(rùn)滑狀態(tài)的統(tǒng)一求解方法,通過(guò)... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：150 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

近50年以來(lái)關(guān)于表面織構(gòu)研究的統(tǒng)計(jì)：（a）文章數(shù)量/年，（b）研究方法

4圖 1.2 單一織構(gòu)和階梯分布的局部織構(gòu)壓力分布圖及作用機(jī)理[14]Figure 1.2 Typical pressure distribution over a single texture with cavitation and a stepped and partialltextured slider[14]基于非質(zhì)量守恒的空穴邊界條件，早期發(fā)表[30]的關(guān)于中心分布的凹坑織構(gòu)的文章了較為滿(mǎn)意的結(jié)果。這是因?yàn)椋诜琴|(zhì)量守恒邊界條件得到的壓力分布與質(zhì)量守界條件下得到的壓力分布不同，這將導(dǎo)致非質(zhì)量守恒邊界條件下將得到較高的油膜力，這種現(xiàn)象在 2007 年由 Ausas 等[31]首次提出，如圖 1.2(b)。T nder 等[32,33]指出，平行滑動(dòng)軸承入口段的粗糙表面會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似于“瑞利階梯軸承結(jié)構(gòu)，同時(shí)，入口區(qū)域的粗糙表面還會(huì)使更多的潤(rùn)滑油進(jìn)入壓力承載區(qū)，減小端泄Arghir 等[34]首次提出慣量相關(guān)作用，如圖 1.2(c)所示�；诶字Z方程或斯托克斯的簡(jiǎn)化模型并沒(méi)有考慮慣量作用，因此，他們求解了完整的微觀粗糙表面下的 Navitokes 方程，并發(fā)現(xiàn)在高雷諾數(shù)情況下，慣量作用可以提高流體的承載能力。隨后，Sah

Dobrica 和 Fillon[36]針對(duì)慣量作用的研究卻得出了完全相反的結(jié)論慣量作用對(duì)流體承載力有著消極的作用。De Kraker 等[37]強(qiáng)調(diào)慣量作用既承載力也可以降低其承載力，這取決于流動(dòng)情況。針對(duì)帶有表面織構(gòu)的滑軸承[41,42]，Cupillard 等通過(guò) CFD 對(duì)慣量作用開(kāi)展了大量工作。他們[40]指一定的凹坑深度時(shí)才能夠提高流體的承載力，這一結(jié)論與 Sahlin 等[35]的研tsion 團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)平行織構(gòu)可以提高零部件的摩擦學(xué)特性。表面織構(gòu)位于出口大的平均油膜厚度，這種局部織構(gòu)的效果與階梯軸承十分相似，如圖 1.2將局部織構(gòu)理念應(yīng)用到密封圈[43]，止推軸承[30,44]，滑動(dòng)軸承[45]和活塞環(huán)[46 計(jì)算方法研究現(xiàn)狀于表面織構(gòu)的計(jì)算模型研究主要是圍繞流體作用機(jī)理模型，邊界條件，數(shù)展開(kāi)的，如圖 1.3 所示[14]。

【參考文獻(xiàn)】：
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