激光微織構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔表面的潤(rùn)滑理論與試驗(yàn)研究.pdf

1、缸孔-活塞環(huán)摩擦副系統(tǒng)是發(fā)動(dòng)機(jī)中最為關(guān)鍵的摩擦副之一，其摩擦功耗占整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的50~60％。激光表面微織構(gòu)技術(shù)能夠有效改善缸孔-活塞環(huán)摩擦副的摩擦學(xué)性能，減少摩擦磨損，提高整機(jī)燃油效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的效果。本文以某型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象，建立潤(rùn)滑理論模型，數(shù)值模擬潤(rùn)滑性能與織構(gòu)形貌參數(shù)的關(guān)系，為設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)方案提供理論支撐，系統(tǒng)開(kāi)展激光微織構(gòu)工藝試驗(yàn)研究，并進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的倒拖與臺(tái)架對(duì)比驗(yàn)證性能試驗(yàn)。其主要內(nèi)容如下。
　　首先，考慮時(shí)

2、變效應(yīng)及缸內(nèi)氣體壓力變化對(duì)活塞環(huán)背壓的影響，建立微凹坑織構(gòu)化缸孔-活塞環(huán)潤(rùn)滑理論模型。對(duì)數(shù)學(xué)方程進(jìn)行無(wú)量綱化處理，利用有限差分法進(jìn)行參數(shù)離散化，采用多重網(wǎng)格法求解離散后的雷諾方程，得到一個(gè)沖程全周期過(guò)程中缸孔-活塞環(huán)間的最小油膜厚度、無(wú)量綱摩擦力變化曲線，研究發(fā)現(xiàn)微凹坑深度與面積密度對(duì)摩擦副潤(rùn)滑性能影響較大，優(yōu)化微凹坑幾何參數(shù)能夠顯著提高缸孔-活塞環(huán)的潤(rùn)滑性能。
　　然后，圍繞缸孔激光微織構(gòu)技術(shù)，開(kāi)展了三種系列工藝試驗(yàn)。其一，為最

3、大程度發(fā)揮缸孔表面織構(gòu)形貌的優(yōu)勢(shì)，降低機(jī)械珩磨網(wǎng)紋形貌的干擾，減少發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油耗，應(yīng)優(yōu)化缸孔前處理表面粗糙度參數(shù)值，開(kāi)展缸孔前處理鏡面珩磨工藝試驗(yàn)研究。以五個(gè)缸孔表面關(guān)鍵參數(shù)為衡量指標(biāo)（Rz≦2μm，Ra≦0.2μm和Rpk≦0.15μm，Rk≦0.4μm，Rvk≦1μm），主要研究珩磨條粒度、珩磨壓力對(duì)缸孔表面粗糙度值的影響。珩磨條粒度與珩磨壓力對(duì)缸孔表面參數(shù)影響較大，得到優(yōu)化鏡面珩磨加工工藝參數(shù)；其二，開(kāi)展激光微織構(gòu)工藝試驗(yàn)，揭示了激

4、光工藝參數(shù)對(duì)微凹坑形貌的影響規(guī)律。結(jié)果表明，單脈沖能量、脈沖次數(shù)為關(guān)鍵加工參數(shù)，不同材料、涂層和波長(zhǎng)對(duì)微凹坑幾何參數(shù)的影響顯著；其三，為去除激光織構(gòu)產(chǎn)生的熔渣，減少發(fā)動(dòng)機(jī)磨合時(shí)間，避免因熔渣剝落造成的磨粒磨損，需對(duì)織構(gòu)后的缸孔進(jìn)行去除熔渣后處理工藝試驗(yàn)。以缸孔表面Rz為指標(biāo)參數(shù)，采用四因素二水平正交試驗(yàn)，確定合理的后處理工藝參數(shù)。
　　最后，針對(duì)某型四缸汽油機(jī)，加工三種不同缸孔織構(gòu)方案樣機(jī)，進(jìn)行裝機(jī)后倒拖與臺(tái)架試驗(yàn)?？疾煳伎有蚊?/p>