激光微織構發(fā)動機缸孔表面的潤滑理論與試驗研究.pdf

1、缸孔-活塞環(huán)摩擦副系統(tǒng)是發(fā)動機中最為關鍵的摩擦副之一，其摩擦功耗占整個發(fā)動機的50~60％。激光表面微織構技術能夠有效改善缸孔-活塞環(huán)摩擦副的摩擦學性能，減少摩擦磨損，提高整機燃油效率，實現(xiàn)節(jié)能減排的效果。本文以某型號發(fā)動機為研究對象，建立潤滑理論模型，數(shù)值模擬潤滑性能與織構形貌參數(shù)的關系，為設計發(fā)動機試驗方案提供理論支撐，系統(tǒng)開展激光微織構工藝試驗研究，并進行發(fā)動機的倒拖與臺架對比驗證性能試驗。其主要內容如下。
　　首先，考慮時

2、變效應及缸內氣體壓力變化對活塞環(huán)背壓的影響，建立微凹坑織構化缸孔-活塞環(huán)潤滑理論模型。對數(shù)學方程進行無量綱化處理，利用有限差分法進行參數(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技術，開展了三種系列工藝試驗。其一，為最

3、大程度發(fā)揮缸孔表面織構形貌的優(yōu)勢，降低機械珩磨網(wǎng)紋形貌的干擾，減少發(fā)動機機油耗，應優(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研究。以五個缸孔表面關鍵參數(shù)為衡量指標（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，開展激光微織構工藝試驗，揭示了激

4、光工藝參數(shù)對微凹坑形貌的影響規(guī)律。結果表明，單脈沖能量、脈沖次數(shù)為關鍵加工參數(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，為去除激光織構產(chǎn)生的熔渣，減少發(fā)動機磨合時間，避免因熔渣剝落造成的磨粒磨損，需對織構后的缸孔進行去除熔渣后處理工藝試驗。以缸孔表面Rz為指標參數(shù)，采用四因素二水平正交試驗，確定合理的后處理工藝參數(shù)。
　　最后，針對某型四缸汽油機，加工三種不同缸孔織構方案樣機，進行裝機后倒拖與臺架試驗?？疾煳伎有蚊?/p>