激光微凹腔織構(gòu)凸輪表面潤(rùn)滑性能的數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究.pdf

1、凸輪及其從動(dòng)件摩擦副是內(nèi)燃機(jī)中工況條件最為嚴(yán)酷的摩擦副之一，其耐磨性能的好壞直接影響凸輪使用壽命和內(nèi)燃機(jī)性能。隨著內(nèi)燃機(jī)朝高速、高壓方向發(fā)展，燃油噴射壓力不斷提高，這對(duì)凸輪摩擦副表面性能提出了更高的技術(shù)要求。凸輪表面保持良好的潤(rùn)滑狀況及選用合理的表面處理強(qiáng)化措施，對(duì)減小該摩擦副的摩擦磨損、延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命、提高經(jīng)濟(jì)性等具有非常重要的意義。
　　 多年的理論研究以及工程實(shí)踐均表明，摩擦副表面微觀幾何形貌對(duì)其摩擦學(xué)特性起著決定性

2、的作用，摩擦副表面存在與其潤(rùn)滑減磨性能優(yōu)化匹配的微觀幾何形貌。激光表面織構(gòu)技術(shù)，基于摩擦學(xué)理論和機(jī)械系統(tǒng)的工作性能要求，在工件表面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)激光織構(gòu)化處理。該技術(shù)突破以往潤(rùn)滑減摩或表面處理強(qiáng)化抗磨的單一技術(shù)路線，形成激光微加工制備規(guī)則微觀幾何形貌協(xié)同作用的宏觀累積動(dòng)壓效應(yīng)形成潤(rùn)滑減摩和激光激熱激冷加工特性獲得微細(xì)致密的硬化金相組織強(qiáng)化耐磨相融合的新思想，從而大大提高摩擦副的減摩抗磨性能，延長(zhǎng)工件使用壽命。
　　 本文首先對(duì)凸輪

3、表面微凹腔結(jié)構(gòu)潤(rùn)滑理論進(jìn)行研究。建立凸輪表面寬度方向上具有4個(gè)均勻分布微凹腔結(jié)構(gòu)的潤(rùn)滑理論模型，利用多重網(wǎng)格法對(duì)凸輪表面油膜壓力分布進(jìn)行求解，以油膜無(wú)量綱平均壓力作為衡量激光表面織構(gòu)微凹腔結(jié)構(gòu)流體潤(rùn)滑性能的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)地分析凸輪表面卷吸速度、微凹腔面積占有率以及深度對(duì)潤(rùn)滑性能的作用規(guī)律。并求得使油膜無(wú)量綱平均壓力達(dá)到最大值的優(yōu)化設(shè)計(jì)微凹腔幾何形貌參數(shù);然后，利用“單脈沖同點(diǎn)間隔多次”激光加工新工藝進(jìn)行工藝試驗(yàn)研究，確定合理的激光微加工

4、工藝參數(shù);再者，在MMW-1A型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上采用凸輪-滾輪線接觸摩擦副模塊，對(duì)織構(gòu)化試樣進(jìn)行摩擦磨損性能試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明:在相同試驗(yàn)條件下與光滑試樣對(duì)比，激光表面織構(gòu)技術(shù)能顯著改善試樣表面的潤(rùn)滑性能，增強(qiáng)其減摩耐磨性能，較好的符合理論研究結(jié)果;最后，在前期理論和摩擦磨損性能試驗(yàn)研究所得具有最佳減摩抗磨性能微凹腔幾何形貌參數(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)不同材料（球墨鑄鐵及45＃鋼）及不同熱處理（淬火及未淬火處理）試樣表面進(jìn)行織構(gòu)化處理，為探索低廉的