發(fā)布時間：2017-09-02 16:06

  本文關鍵詞：BZ發(fā)動機配氣機構摩擦磨損特性試驗研究

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【摘要】：配氣機構作為發(fā)動機的關鍵組成部件之一,在發(fā)動機運行過程中起著控制換氣品質(zhì)、促進燃燒做功的作用,其性能的優(yōu)劣直接關系著發(fā)動機的動力性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性和耐久性。影響配氣機構性能的兩大主要因素為摩擦以及磨損,摩擦發(fā)熱引起較大的能量損失,而磨損更是導致配氣機構失效的主要原因。因此,配氣機構的摩擦磨損特性試驗研究,對于提高發(fā)動機使用性能和服役壽命,具有十分重要的工程價值和理論意義。本文以BZ發(fā)動機配氣機構為主要研究對象,在對該配氣機構進行整體動力學分析和模擬工況試驗的基礎上,深入研究了該配氣機構關鍵摩擦副的摩擦磨損特性,并利用高溫端面試驗機,進一步研究了該配氣機構排氣門材料及其表面Stellite合金堆焊層的高溫摩擦磨損性能。主要研究內(nèi)容如下:(1)構建了BZ發(fā)動機配氣機構的整體多質(zhì)量動力學模型,在計算模型邊界條件及相關參數(shù)的基礎上研究了該配氣機構標定工況下的動力學特性,結果表明,在模擬周期內(nèi),選定閥系凸輪-挺柱摩擦副出現(xiàn)了較為嚴重的飛脫現(xiàn)象,接觸應力表現(xiàn)出多個較高應力峰特征,摩擦副潤滑狀態(tài)主要為彈性流體動壓潤滑、薄膜潤滑以及兩者構成的混合潤滑,且氣門表現(xiàn)出較高的落座速度和落座載荷,落座載荷呈現(xiàn)脈沖信號及正弦信號特征。(2)開發(fā)了能賦予BZ發(fā)動機配氣機構接近真實運轉(zhuǎn)條件的配氣機構試驗裝置,并利用該裝置研究了配氣機構關鍵摩擦副的摩擦磨損特性,結果表明,該配氣機構選定閥系凸輪主要磨損區(qū)域為桃尖圓弧區(qū)域,其試驗前的細長犁溝形機加工痕跡被逐漸磨平,磨損表面變得更為光滑,挺柱圓面邊緣磨損主要表現(xiàn)為磷化層的疲勞剝落,挺柱中間區(qū)域則為嚴重的同心圓環(huán)形劃痕擦傷,挺柱中心區(qū)域則表現(xiàn)出嚴重的磨粒磨損特征,氣門錐面的磨損主要表現(xiàn)為表面缺陷誘發(fā)裂紋萌生而導致的疲勞剝落以及氣門自轉(zhuǎn)使其與氣門座間產(chǎn)生滑動摩擦而引起的磨粒磨損。(3)利用等離子堆焊技術在排氣門基體材料上制備了兩種Stellite合金層,在分析合金層表面性能的基礎上,研究了高溫條件下排氣門材料及Stellite合金的摩擦磨損性能,結果表明,高溫條件下排氣門基體材料表面嚴重的黏著磨損容易引起摩擦副失效,這一現(xiàn)象在制備的兩種Stellite合金試驗中得到了明顯的改善,其中,Stellite F合金具有更為優(yōu)異的高溫摩擦磨損性能。
【關鍵詞】：配氣機構 高溫摩擦 磨損 動力學分析 Stellite合金
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK403
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 引言11-12
• 1.2 DOHC配氣機構組成及構造12
• 1.3 配氣機構摩擦磨損研究現(xiàn)狀12-18
• 1.3.1 配氣機構摩擦學試驗研究13-16
• 1.3.2 配氣機構摩擦學理論計算研究16-18
• 1.4 課題研究意義及主要內(nèi)容18-20
• 第二章 BZ發(fā)動機配氣機構動力學分析20-31
• 2.1 配氣機構動力學建模20-22
• 2.1.1 配氣機構閥系分布20-21
• 2.1.2 多質(zhì)量動力學模型21
• 2.1.3 配氣機構整體動力學建模21-22
• 2.2 動力學模型參數(shù)設置22-25
• 2.2.1 凸輪型線與升程23
• 2.2.2 挺柱單元23-24
• 2.2.3 氣門單元24-25
• 2.3 動力學計算結果與分析25-30
• 2.3.1 選定閥系凸輪-挺柱摩擦副動力學分析25-28
• 2.3.2 選定閥系氣門動力學分析28-30
• 2.4 本章小結30-31
• 第三章 配氣機構摩擦磨損試驗裝置研制及試驗方法31-41
• 3.1 配氣機構試驗裝置總體性能設計31-32
• 3.2 試驗裝置機械部件設計32-35
• 3.2.1 試驗裝置驅(qū)動部件設計33
• 3.2.2 試驗裝置冷卻部件設計33-34
• 3.2.3 試驗裝置潤滑部件設計34-35
• 3.3 試驗裝置控制系統(tǒng)設計35-37
• 3.3.1 配氣機構驅(qū)動控制系統(tǒng)設計35
• 3.3.2 冷卻及潤滑控制系統(tǒng)設計35-36
• 3.3.3 變頻器及PLC選擇36-37
• 3.3.4 試驗裝置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)37
• 3.4 試驗裝置安裝調(diào)試及試驗方法37-40
• 3.4.1 試驗裝置安裝調(diào)試37-39
• 3.4.2 摩擦磨損特性試驗方法39-40
• 3.5 本章小結40-41
• 第四章 凸輪-挺柱摩擦副摩擦磨損特性研究41-56
• 4.1 凸輪-挺柱摩擦副材料及試驗測試41-42
• 4.1.1 摩擦副材料41
• 4.1.2 表面測試方法41-42
• 4.2 凸輪-挺柱摩擦副試驗結果與討論42-45
• 4.2.1 摩擦副材料的物理性能和組織分析42
• 4.2.2 摩擦副接觸位置及動力狀態(tài)42-44
• 4.2.3 摩擦副表面磨損情況44-45
• 4.3 凸輪-挺柱摩擦副摩擦形貌及磨損機理分析45-55
• 4.3.1 摩擦副接觸邊緣崩裂45-46
• 4.3.2 凸輪摩擦磨損特性分析46-50
• 4.3.3 挺柱摩擦磨損特性分析50-55
• 4.4 本章小結55-56
• 第五章 氣門及其材料摩擦磨損特性56-76
• 5.1 氣門材料及試驗方法56-59
• 5.1.1 氣門材料及試樣制備56-57
• 5.1.2 試驗及測試方法57-59
• 5.2 試驗裝置試驗結果與討論59-62
• 5.2.1 氣門錐面的物理性能及表面形貌59
• 5.2.2 氣門摩擦磨損特性分析59-62
• 5.3 高溫端面試驗結果與討論62-75
• 5.3.1 排氣門材料高溫摩擦磨損特性62-65
• 5.3.2 Stellite合金高溫摩擦磨損特性65-75
• 5.4 本章小結75-76
• 結論76-79
• 參考文獻79-85
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果85-87
• 致謝87-88
• 附表88

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本文編號：779510