織構化內燃機關鍵摩擦副的混合潤滑分析及減摩機理研究
發(fā)布時間：2021-11-21 00:39
內燃機是汽車和船舶的主要動力裝置,如何降低其關鍵摩擦副的摩擦損失和提高發(fā)動機經濟性一直是該領域從業(yè)人員的迫切追求�；钊h(huán)/缸套系統(tǒng)和曲軸/主軸承系統(tǒng)是內燃機的兩個關鍵摩擦副,這兩個系統(tǒng)的機械損失功率在發(fā)動機整個機械損失中占了很大的比重,因而對其進行低摩擦設計具有較大的應用價值。表面織構技術作為一種重要的改進潤滑、減小摩擦的手段,近年來受到研究者的持續(xù)關注。然而,目前關于活塞環(huán)/缸套系統(tǒng)和曲軸/主軸承系統(tǒng)的織構潤滑研究大都面向設想的穩(wěn)態(tài)工況,對表面織構在發(fā)動機實際工況下的動態(tài)潤滑特性還缺乏深入的研究,因而難以為表面織構技術在發(fā)動機中的實際應用提供可靠的理論支撐。因此,本文將著重探討織構化內燃機關鍵摩擦副的減摩效果,從而為內燃機摩擦副的低摩擦設計奠定基礎。本文開展了織構系統(tǒng)的潤滑理論研究,建立了適合織構系統(tǒng)的混合潤滑模型;以活塞環(huán)/缸套系統(tǒng)和曲軸/軸承系統(tǒng)為研究對象,研究了織構系統(tǒng)在冷機和熱機下的摩擦學性能,分析了織構系統(tǒng)在啟停階段的摩擦學行為,預測了織構系統(tǒng)在一般啟動過程中貧富油潤滑狀態(tài)下性能表現(xiàn),探索了活塞環(huán)/缸套系統(tǒng)在磨合階段摩擦學形貌的改變。全文的主要工作和貢獻如下:首先,以質量守...
【文章來源】：上海交通大學上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：195 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
不同類型的織構特征的SEM（scanningelectronmicroscope）圖像
[16]。圖1-2 (a)完全織構活塞環(huán)，(b)部分織構活塞環(huán)[16]Fig.1-2 (a) Full textured pistion ring, (b) Partial textured pistion ring[16]同年，Ryk 和 Kligerman 通過實驗研究了部分織構應用在矩形環(huán)以及桶面環(huán)表面的減摩效果；研究表明：相對于無織構的矩形環(huán)，應用部分織構的矩形環(huán)減摩率達到了 40%，而對于桶面環(huán)，由于受到了桶面的影響并沒有達到預計的效果[25]。2006 年，Etsion 等人對表面具有微凹腔結構的活塞環(huán)進行了數(shù)值分析，研究表明：活塞環(huán)表面的微觀造型能夠產生局部流體動壓力，提升流體動壓承載力，從而可以改善活塞環(huán)的潤滑狀態(tài)。同時
[35]。圖1-3 缸套表面織構排列對油膜厚度變化的影響[35]Fig.1-3 Influence of micro-dimple pattern of cylinder liner with respect to crank rotation angle onfilm thickness[35]2013 年，Tomanik 等人應用一個一維模型來模擬表面織構對發(fā)動機缸套、頂環(huán)和油環(huán)的影響。分析了在穩(wěn)定狀態(tài)和發(fā)動機工況下(僅考慮了上下止點和中間沖程)的性能表現(xiàn)。模擬中考慮了不同的織構分布方案，包括完全和部分表面織構。完全和部分表面織構化摩擦副表面油膜壓力的分布如圖 1-4 所示。主要結論：在缸套和活塞環(huán)上織構微凹坑能顯著的提升流體動壓支撐力，在減少摩擦磨損方面具有較大潛力[36]。圖1-4 完全和部分表面織構化摩擦副表面油膜壓力的分布Fig.1-4 The pressure distributions for partial and fully texturing cases2016 年，江蘇大學的華�？〉热烁鶕�(jù)缸套的磨損情況對缸套進行了分區(qū)，在缸套的不同區(qū)域上加工出不同陣列的表面織構。其柴油機臺架實驗結果表明：相對于原機，裝配該織構化缸套的發(fā)動機，油耗可以顯著降低[37]。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]YAG激光微坑刻蝕分布對缸套-活塞環(huán)摩擦磨損性能影響[J]. 占劍,楊明江. 內燃機學報. 2011(01)
[2]激光微造型柴油機缸套的試驗研究[J]. 尹必峰,符永宏,王宵,劉勝吉. 內燃機工程. 2008(01)
[3]激光微珩磨缸套潤滑耐磨性能理論分析[J]. 符永宏,陸華才,華�？�,尹必峰,陶根寧. 內燃機學報. 2006(06)
[4]氣缸工作表面的激光珩磨[J]. Klink U,蔡杰. 國外內燃機. 1998 (02)
博士論文
[1]柴油機軸系主要摩擦副潤滑機理研究及主軸承潤滑對噪聲的影響分析[D]. 何振鵬.天津大學 2014
碩士論文
[1]活塞環(huán)表面織構化的理論及實驗研究[D]. 孫造.南京航空航天大學 2011
[2]表面織構化活塞環(huán)的摩擦學性能研究[D]. 鄭顯良.北京交通大學 2010
[3]表面織構對活塞環(huán)/缸套摩擦副摩擦學性能的影響[D]. 袁明超.南京航空航天大學 2009
本文編號：3508408
【文章來源】：上海交通大學上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：195 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
不同類型的織構特征的SEM（scanningelectronmicroscope）圖像
[16]。圖1-2 (a)完全織構活塞環(huán)，(b)部分織構活塞環(huán)[16]Fig.1-2 (a) Full textured pistion ring, (b) Partial textured pistion ring[16]同年，Ryk 和 Kligerman 通過實驗研究了部分織構應用在矩形環(huán)以及桶面環(huán)表面的減摩效果；研究表明：相對于無織構的矩形環(huán)，應用部分織構的矩形環(huán)減摩率達到了 40%，而對于桶面環(huán)，由于受到了桶面的影響并沒有達到預計的效果[25]。2006 年，Etsion 等人對表面具有微凹腔結構的活塞環(huán)進行了數(shù)值分析，研究表明：活塞環(huán)表面的微觀造型能夠產生局部流體動壓力，提升流體動壓承載力，從而可以改善活塞環(huán)的潤滑狀態(tài)。同時
[35]。圖1-3 缸套表面織構排列對油膜厚度變化的影響[35]Fig.1-3 Influence of micro-dimple pattern of cylinder liner with respect to crank rotation angle onfilm thickness[35]2013 年，Tomanik 等人應用一個一維模型來模擬表面織構對發(fā)動機缸套、頂環(huán)和油環(huán)的影響。分析了在穩(wěn)定狀態(tài)和發(fā)動機工況下(僅考慮了上下止點和中間沖程)的性能表現(xiàn)。模擬中考慮了不同的織構分布方案，包括完全和部分表面織構。完全和部分表面織構化摩擦副表面油膜壓力的分布如圖 1-4 所示。主要結論：在缸套和活塞環(huán)上織構微凹坑能顯著的提升流體動壓支撐力，在減少摩擦磨損方面具有較大潛力[36]。圖1-4 完全和部分表面織構化摩擦副表面油膜壓力的分布Fig.1-4 The pressure distributions for partial and fully texturing cases2016 年，江蘇大學的華�？〉热烁鶕�(jù)缸套的磨損情況對缸套進行了分區(qū)，在缸套的不同區(qū)域上加工出不同陣列的表面織構。其柴油機臺架實驗結果表明：相對于原機，裝配該織構化缸套的發(fā)動機，油耗可以顯著降低[37]。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]YAG激光微坑刻蝕分布對缸套-活塞環(huán)摩擦磨損性能影響[J]. 占劍,楊明江. 內燃機學報. 2011(01)
[2]激光微造型柴油機缸套的試驗研究[J]. 尹必峰,符永宏,王宵,劉勝吉. 內燃機工程. 2008(01)
[3]激光微珩磨缸套潤滑耐磨性能理論分析[J]. 符永宏,陸華才,華�？�,尹必峰,陶根寧. 內燃機學報. 2006(06)
[4]氣缸工作表面的激光珩磨[J]. Klink U,蔡杰. 國外內燃機. 1998 (02)
博士論文
[1]柴油機軸系主要摩擦副潤滑機理研究及主軸承潤滑對噪聲的影響分析[D]. 何振鵬.天津大學 2014
碩士論文
[1]活塞環(huán)表面織構化的理論及實驗研究[D]. 孫造.南京航空航天大學 2011
[2]表面織構化活塞環(huán)的摩擦學性能研究[D]. 鄭顯良.北京交通大學 2010
[3]表面織構對活塞環(huán)/缸套摩擦副摩擦學性能的影響[D]. 袁明超.南京航空航天大學 2009
本文編號：3508408
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