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圆形微织构对缸套抗拉缸性能影响规律研究
| 论文题名： | 圆形微织构对缸套抗拉缸性能影响规律研究 |
| 关键词： | 船舶柴油机;缸套;圆形微织构;摩擦磨损性能 |
| 摘要： | 缸套与活塞环组之间的摩擦损失占到柴油机机械损失的40％以上，其摩擦磨损性能对柴油机的节能降耗具有重要的影响。随着船舶柴油机爆压达到20MPa以上，缸套-活塞环摩擦界面的润滑状态苛刻，导致缸套-活塞环摩擦功耗增大，磨损失效的几率增加。微织构是指相互独立、交错排布的具有一定微观形貌的表面微观结构。通过在缸套表面加工出微织构形貌，能够起到增强流体动压润滑效应、储存磨粒等作用，可以用于改善缸套与活塞环的摩擦磨损性能。 本论文选择硼磷合金铸铁缸套和铬基陶瓷复合镀活塞环为摩擦副，通过设计缸套表面微织构电解加工系统，优化微织构电解加工参数，在缸套表面加工出了圆形微织构阵列;采用模拟爆压工况的往复式摩擦磨损试验机，设计了磨合-贫油试验，获得了不同参数的圆形微织构形貌对磨合期的摩擦系数，以及贫油期的抗拉缸时间影响规律。通过对缸套-活塞环摩擦副的静力学分析，研究了缸套-活塞环接触区域的应力分布规律，结合缸套和活塞环的表面微区形貌和成分分析，获得了圆形微织构对抑制拉缸的作用机制。 (1)当选择直径为800μm的微织构模板时，随着阴极速度的增大，圆形微织构的深度和直径均先增大后减小;随着电解液流量的增大，圆形微织构的深度先增大后减小，直径逐渐减小;随着电源电压的增大，圆形微织构的深度和直径均增大;随着电解时间的增大，圆形微织构的深度和直径均增大。当阴极速度为10mm/s，电解液流量为45ml/s，电源电压为10V，电解时间为60s时，可以在缸套表面电解加工出直径约为820μm，深度约为45μm的圆形微织构阵列。 (2)在磨合-贫油试验中，随着圆形微织构直径的增大，磨合期摩擦系数先减小后增大，贫油期抗拉缸时间先增大后减小;随着圆形微织构面积占有率的增大，磨合期摩擦系数先减小后增大，贫油期抗拉缸时间先增大后减小;随着圆形微织构排布方式从相离依次变为相交，磨合期摩擦系数先减小后增大，贫油期抗拉缸时间先增大后减小。当圆形微织构的直径为1000μm，面积占有率为22％，排布方式为相交2时，磨合期摩擦系数最小;当圆形微织构的直径为800μm，面积占有率为22％，排布方式为相交1时，贫油期抗拉缸时间最长。 (3)对缸套-活塞环接触应力分析的结果表明，应力最大的区域为圆形微织构的边缘区域和相邻圆形微织构中间的区域;对缸套-活塞环磨损表面的形貌和成分分析的结果表明，缸套基体在往复摩擦力的作用下发生塑性变形，出现开裂、脱落，脱落的基体随着摩擦副的相对运动被碾压到微织构凹坑内。 |
| 作者： | 李斌 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 徐久军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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