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原文传递缸套-活塞环表面织构对其摩擦学性能的影响规律研究

论文题名：	缸套-活塞环表面织构对其摩擦学性能的影响规律研究
关键词：	船舶内燃机;缸套;活塞环;摩擦学性能;接触电阻法;润滑机理
摘要：	缸套-活塞环摩擦副精密的配合与良好的运行状态是内燃机能够高效与可靠稳定工作的前提保证，它的润滑性能对内燃机的排放与功耗起到至关重要的影响。润滑性能好则缸套与活塞环之间的摩擦力小，对缸套与活塞环的磨损也较小，同时摩擦功耗也相应减小；当摩擦副之间的润滑性能较差时，摩擦副之间的摩擦力会变得很大，同时润滑不良也会导致内燃机运行状态不稳定，增大摩擦功耗。因此深入研究缸套-活塞环摩擦副的摩擦润滑特性具有十分重要的现实意义。　　本文以船舶内燃机的缸套-活塞环为研究对象，在缸套切片内表面设计不同的织构形貌，在往复式磨损试验机上进行以转速、载荷及织构形貌为变量的磨损试验，同时设计基于接触电阻技术的摩擦副之间润滑油膜厚度测量装置与采集程序，采集相关试验数据并进行分析。综合摩擦学特性分析与仿真模型研究，系统深入的分析各参数对摩擦性能的影响，对摩擦磨损机理进行基于试验结果的分析与探讨，最后建立以粘着磨损模型为基础的数学仿真模型，为缸套-活塞环的润滑研究提供试验数据，为摩擦副表面纹理织构在实际工程实践上的应用提供参考。　　从多种角度综合进行试验研究，对比各工况下的摩擦系数、磨损量的变化趋势，分析不同工况对摩擦性能的影响。研究发现，带有表面织构的摩擦副能够更加显著的提升摩擦副的润滑性能，减少摩擦副的摩擦系数，降低摩擦副的磨损量，其中凹坑织构的缸套能够最大程度的降低摩擦系数与相应的磨损量。在摩擦副磨损后表面粗糙度参数的横向对比中发现，光面所呈现的粗糙度参数最大，凹坑的粗糙度参数最小、表面磨损最轻。磨粒的分析则运用了滤膜谱片技术，选取了最大磨粒面积、磨粒数量、平均磨粒圆度等参数，通过对比分析发现在低速下的磨粒尺寸较大，数量较少；随着转速的提高，磨粒数量与面积尺寸会相应的降低。通过对各形貌参数的横向对比也发现，有织构形貌的摩擦副所产生的磨粒的数量较少、面积尺寸较小，且其圆度较圆，并且凹坑织构的摩擦副所产生的磨粒在尺寸与数量上都是最低的，可见织构形貌的存在能够显著的提高摩擦副的润滑性能。　　为进一步对摩擦副之间的润滑状态进行研究，本文采用了接触电阻法来测量摩擦副上下接触面之间的接触电阻。为此以LabVIEW为平台编写了接触电阻的测量程序，以能够实时记录和反映摩擦表面之间油膜及润滑情况。测量出的接触电阻值为测量缸套-活塞环之间的油膜厚度值提供了可能，实现了对摩擦副之间润滑情况的定量分析。这对摩擦副的摩擦磨损机理研究是一种可用的测试方法。最后基于试验结果分析，讨论了摩擦副的润滑机理，同时建立磨损模型，可看出磨损量与各变量之间的定量关系并预测不同工况下的磨损量。
作者：	娄朝辉
专业：	载运工具运用工程
导师：	袁成清
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文