高強(qiáng)化柴油機(jī)缸套—活塞環(huán)摩擦狀態(tài)轉(zhuǎn)化機(jī)制研究.pdf

1、針對(duì)高強(qiáng)化柴油機(jī)燃燒室主要結(jié)構(gòu)件在高溫重載條件下拉缸傾向嚴(yán)重等摩擦磨損問(wèn)題，研究了缸套-活塞環(huán)摩擦副的摩擦狀態(tài)轉(zhuǎn)化機(jī)制，從摩擦狀態(tài)轉(zhuǎn)化表征方法和摩擦狀態(tài)轉(zhuǎn)化規(guī)律兩個(gè)方面展開(kāi)討論與分析。
　　(1)建立了摩擦狀態(tài)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)方法和表征方法。分別采用載荷級(jí)、溫度級(jí)、速度級(jí)和貧油等四種實(shí)驗(yàn)方案，以摩擦狀態(tài)宏觀特征參量（摩擦力）為表征參數(shù)，以對(duì)摩擦狀態(tài)轉(zhuǎn)化的敏感性為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，建立了以貧油實(shí)驗(yàn)方案為基準(zhǔn)的摩擦狀態(tài)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)方法，以模擬高強(qiáng)化柴油機(jī)

2、發(fā)生拉缸的過(guò)程。以摩擦力為參量，基于混沌處理方法建立描述摩擦狀態(tài)轉(zhuǎn)化過(guò)程的分析模型，提取混沌吸引子作為有效表征摩擦狀態(tài)轉(zhuǎn)化的特征參數(shù)。依據(jù)不同摩擦狀態(tài)摩擦副所具有的表面形貌特征，建立摩擦副表面形貌取向特征和各向分形特征與其所處摩擦狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并以系列圖譜的形式表征，最終獲得了摩擦副工況條件-摩擦狀態(tài)-特征參數(shù)-特征形貌間的系統(tǒng)關(guān)聯(lián)關(guān)系。
　　(2)獲得了缸套-活塞環(huán)典型配副的摩擦狀態(tài)轉(zhuǎn)化規(guī)律。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的摩擦副系統(tǒng)貧油實(shí)驗(yàn)，

3、采用特征參數(shù)和特征形貌表征方法，研究了載荷、溫度等因素對(duì)鑄鐵/氮化鉻、鑄鐵/噴鉬、鑄鐵/CKS、鍍鉻/氮化鉻、鍍鉻/噴鉬、氮化/噴鉬、氮化/CKS、復(fù)合鍍/噴鉬等高強(qiáng)化柴油機(jī)典型配副的抗拉缸性能影響規(guī)律，其中復(fù)合鍍/噴鉬配對(duì)副具有優(yōu)異的抗拉缸性能。通過(guò)分析潤(rùn)滑油對(duì)止點(diǎn)附近摩擦特性的影響，可以看出鍍鉻/氮化鉻配對(duì)副與潤(rùn)滑油RP-4652D之間存在“溫度縫隙”，低速區(qū)域滑動(dòng)速度的微小變化帶來(lái)了止點(diǎn)附近潤(rùn)滑特性的明顯改變。當(dāng)載荷為10MPa，

4、滑動(dòng)速度小于0.4mm/s時(shí)，潤(rùn)滑油中的添加劑ZDDP會(huì)顯著減小摩擦力;滑動(dòng)速度大于0.4mm/s時(shí)，添加劑ZDDP對(duì)減小摩擦力的影響減弱。當(dāng)載荷為20MPa時(shí)，添加劑ZDDP在試驗(yàn)速度范圍內(nèi)對(duì)減小摩擦力的影響不明顯。在貧油潤(rùn)滑狀態(tài)下，當(dāng)凹槽內(nèi)儲(chǔ)存的潤(rùn)滑油無(wú)法向平臺(tái)結(jié)構(gòu)區(qū)域供給潤(rùn)滑油時(shí)，摩擦表面吸附膜/化學(xué)反應(yīng)膜/分解膜會(huì)逐漸消耗直至發(fā)生微凸體黏著。各配對(duì)副黏著磨損區(qū)域的共同特點(diǎn)是極壓反應(yīng)膜保護(hù)作用減弱，摩擦副材料發(fā)生黏著轉(zhuǎn)移，表面形貌

5、取向特征增強(qiáng)，精細(xì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)減少，分形維數(shù)值趨近于1左右?？梢詮脑O(shè)計(jì)具有梯度結(jié)構(gòu)的摩擦副，保持摩擦副表面形貌各向高分形維數(shù)，提升摩擦副材料與潤(rùn)滑油的協(xié)同性等三方面改善摩擦副的抗黏著性能，提高高強(qiáng)化柴油機(jī)抗拉缸性能。
　　總之，本文從摩擦學(xué)、動(dòng)力學(xué)、材料學(xué)三個(gè)方面較為系統(tǒng)地研究了混合潤(rùn)滑狀態(tài)轉(zhuǎn)化至嚴(yán)重黏著磨損的摩擦狀態(tài)轉(zhuǎn)化機(jī)制，為高強(qiáng)化柴油機(jī)缸套-活塞環(huán)摩擦副的抗拉缸性能控制提供了科學(xué)依據(jù)，對(duì)缸套-活塞環(huán)摩擦表面的設(shè)計(jì)提供了理論支持。