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文檔簡介
1、缸孔-活塞環(huán)摩擦副系統(tǒng)是發(fā)動機(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。本文以某型號發(fā)動機(jī)為研究對象,建立潤滑理論模型,數(shù)值模擬潤滑性能與織構(gòu)形貌參數(shù)的關(guān)系,為設(shè)計(jì)發(fā)動機(jī)試驗(yàn)方案提供理論支撐,系統(tǒng)開展激光微織構(gòu)工藝試驗(yàn)研究,并進(jìn)行發(fā)動機(jī)的倒拖與臺架對比驗(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)潤滑理論模型。對數(shù)學(xué)方程進(jìn)行無量綱化處理,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)沖程全周期過程中缸孔-活塞環(huán)間的最小油膜厚度、無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摩擦副潤滑性能影響較大,優(yōu)化微凹坑幾何參數(shù)能夠顯著提高缸孔-活塞環(huán)的潤滑性能。
然后,圍繞缸孔激光微織構(gòu)技術(shù),開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,降低機(jī)械珩磨網(wǎng)紋形貌的干擾,減少發(fā)動機(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、珩磨壓力對缸孔表面粗糙度值的影響。珩磨條粒度與珩磨壓力對缸孔表面參數(shù)影響較大,得到優(yōu)化鏡面珩磨加工工藝參數(shù);其二,開展激光微織構(gòu)工藝試驗(yàn),揭示了激
4、光工藝參數(shù)對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、涂層和波長對微凹坑幾何參數(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)動機(jī)磨合時(shí)間,避免因熔渣剝落造成的磨粒磨損,需對織構(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)后倒拖與臺架試驗(yàn)??疾煳伎有蚊?/p>
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