基于CFD的缸套表面激光微造型動壓潤滑性能研究.pdf

1、缸套.活塞環(huán)是一個集往復、沖擊和熱效應(yīng)等于一體的復雜的摩擦系統(tǒng)。缸套-活塞環(huán)的摩擦影響發(fā)動機的效率,磨損則影響其使用壽命。如何解決好這對摩擦副的耐磨和潤滑問題,激光微造型技術(shù)是解決這類問題的一種有效方法。激光微造型技術(shù),就是利用具有一定能量密度的激光束,在工件工作表面上,形成與潤滑性能要求優(yōu)化匹配的、連續(xù)均勻的、并具有一定密度(間距)、寬度、深度、角度及形狀的貯存和輸送潤滑油的溝槽、紋路或凹腔。為了改善缸套-活塞環(huán)的潤滑狀況,本文將激光

2、微造型技術(shù)應(yīng)用到缸套.活塞環(huán)摩擦副。
　　 為了克服雷諾方程研究表面微造型動壓潤滑性能的不足,本文采用基于N-S方程的CFD方法,建立了缸套.活塞環(huán)摩擦副的缸套表面凹腔造型的三維動壓潤滑數(shù)學模型,采用通用的Fluent的軟件進行數(shù)值模擬,研究凹腔幾何參數(shù)(面積占有率、半徑、深度)對動壓潤滑性能的影響規(guī)律。然后,采用“單脈沖同點間隔多次”激光微造型加工新工藝,研究了激光工藝參數(shù)(功率密度、重復頻率、掃描速度、重復次數(shù)等)對凹腔和凹

3、槽微形貌加工的影響規(guī)律,確定了合理激光微造型技術(shù)的工藝參數(shù)。其次,采用MMW-1A萬能摩擦試驗機對微造型試樣進行摩擦試驗,選用摩擦副為大止推圈,研究了一定載荷下不同速度和工況下凹腔幾何參數(shù)對動壓潤滑的影響；不同載荷下凹腔造型對動壓潤滑的影響；試樣微造型前進行淬火和未淬火摩擦性能的比較；凹腔和凹槽不同微形貌對動壓潤滑性能的影響等。最后,選用激光微造型技術(shù)加工的凹腔缸套和傳統(tǒng)珩磨缸套進行臺架對比試驗,驗證凹腔造型的缸套的實際工作效果。

4、>　　 研究結(jié)果表明:激光表面微造型技術(shù)應(yīng)用于摩擦副,可以改善潤滑,產(chǎn)生動壓潤滑效果；合適的微造型幾何參數(shù)產(chǎn)生較好的動壓潤滑效果；采用“單脈沖同點間隔多次”工藝可以加工出凹腔和凹槽,并且加工的形貌規(guī)則,大小一致,熔渣少等；對于微凹腔造型當載荷在50N速度為100r／min、300 r／min、500 r／min下,面積占有率8％,深度為8μm時,摩擦系數(shù)最小,動壓潤滑效果較好；激光加工出凹腔的缸套進行臺架試驗,與傳統(tǒng)缸套進行比較機油耗