柴油機活塞環(huán)：氣缸套摩擦學

目錄

前言

第1章 緒論 1

1.1 柴油機高強化發(fā)展對摩擦磨損控制技術的潛在需求 1

1.2 高強化柴油機的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 2

1.3 高強化柴油機活塞環(huán)-氣缸套的摩擦磨損問題 9

參考文獻 12

第2章 柴油機活塞環(huán)與氣缸套摩擦學基礎 13

2.1 摩擦學概述 13

2.2 摩擦 13

2.2.1 摩擦的定義和分類 13

2.2.2 摩擦原理 14

2.3 磨損 16

2.3.1 磨損的定義和評價指標 16

2.3.2 磨損規(guī)律 16

2.3.3 磨損機理 17

2.4 潤滑 26

2.4.1 潤滑理論發(fā)展簡史 26

2.4.2 潤滑狀態(tài)分類 27

2.4.3 油膜厚度測試方法 32

參考文獻 34

第3章 活塞環(huán)-氣缸套摩擦磨損試驗技術 37

3.1 活塞環(huán)-氣缸套摩擦磨損試驗的分類 37

3.2 活塞環(huán)-氣缸套摩擦磨損試驗的模擬問題 47

3.2.1 摩擦磨損過程的復雜性 48

3.2.2 活塞環(huán)-氣缸套摩擦磨損試驗的模擬準則 54

3.3 活塞環(huán)-氣缸套摩擦磨損試驗方法 60

3.3.1 系統(tǒng)結構關聯(lián)方法 60

3.3.2 工況條件關聯(lián)方法——穩(wěn)態(tài)磨損控制及極限強化方法 61

3.3.3 運動形式關聯(lián)方法 64

3.3.4 磨損機理轉(zhuǎn)型效應的模擬方法 65

3.3.5 磨合與供油 70

3.3.6 單缸柴油機臺架試驗驗證 71

3.4 活塞環(huán)-氣缸套摩擦磨損試驗中的測試及表面分析 73

3.4.1 磨損試驗參數(shù)測試 73

3.4.2 磨損表面微觀分析方法 76

參考文獻 77

第4章 氣缸套材料與摩擦磨損 79

4.1 硼磷鑄鐵氣缸套的摩擦磨損 80

4.1.1 試驗材料與試樣 80

4.1.2 試驗方案 85

4.1.3 硼磷鑄鐵氣缸套的摩擦磨損性能 86

4.1.4 硼磷鑄鐵氣缸套的抗拉缸性能 90

4.1.5 硼磷鑄鐵氣缸套的磨損機理 92

4.1.6 硼磷鑄鐵氣缸套的拉缸機理 99

4.2 珠光體及貝氏體灰口鑄鐵氣缸套的磨損 106

4.2.1 氣缸套成分、組織和性能 106

4.2.2 摩擦磨損及拉缸試驗方法 126

4.2.3 氣缸套和活塞環(huán)的磨損性能 128

4.2.4 磨損表面宏觀形貌 130

4.2.5 磨損表面微觀形貌 132

4.2.6 鑄鐵氣缸套的抗拉缸性能 138

4.2.7 氣缸套磨損機制 140

4.3 含鈮及含硼鈮貝氏體灰口鑄鐵氣缸套的磨損 145

4.3.1 氣缸套成分、組織和性能 145

4.3.2 氣缸套和活塞環(huán)的磨損性能 152

4.3.3 磨損表面宏觀形貌 153

4.3.4 磨損表面微觀形貌 155

4.4 含銅多元合金灰口鑄鐵的摩擦磨損 156

4.4.1 氣缸套成分和組織 156

4.4.2 氣缸套的磨損性能 163

4.4.3 氣缸套的抗拉缸性能 166

4.5 球墨鑄鐵氣缸套的摩擦磨損 168

4.5.1 氣缸套的組織和性能 168

4.5.2 活塞環(huán)的組織和性能 171

4.5.3 活塞環(huán)及氣缸套的摩擦磨損性能 176

4.5.4 活塞環(huán)與氣缸套的抗拉缸性能 181

參考文獻 185

第5章 氣缸套表面處理與摩擦磨損 187

5.1 鍍鉻氣缸套的摩擦磨損 187

5.1.1 試驗材料與試驗方法 187

5.1.2 鍍鉻氣缸套的摩擦磨損性能 188

5.1.3 鍍鉻氣缸套的抗拉缸性能 192

5.1.4 磨損表面形貌及成分 192

5.1.5 鍍鉻氣缸套的摩擦行為 196

5.1.6 鍍鉻氣缸套的磨損機理 198

5.1.7 鍍鉻氣缸套的拉缸機理 200

5.2 鐵鎳合金鍍鐵氣缸套的摩擦磨損 203

5.2.1 試驗材料與試驗方法 203

5.2.2 鐵鎳合金鍍鐵氣缸套的摩擦磨損性能 206

5.2.3 鐵鎳合金鍍鐵氣缸套的抗拉缸性能 206

5.2.4 鐵鎳合金鍍鐵氣缸套的摩擦磨損機理 208

5.3 氮化氣缸套的摩擦磨損 211

5.3.1 試驗材料與試驗方法 211

5.3.2 氮化氣缸套的摩擦性能 215

5.3.3 摩擦副表面形貌及成分 217

5.3.4 氮化氣缸套的磨損性能 220

5.3.5 氮化氣缸套的抗拉缸性能 223

5.4 復合鍍氣缸套的摩擦磨損 224

5.4.1 試驗材料及方法 224

5.4.2 復合鍍氣缸套的摩擦磨損性能 226

5.4.3 復合鍍氣缸套的抗拉缸性能 230

5.4.4 摩擦、磨損和拉缸的一致性 236

5.4.5 摩擦磨損控制方法 237

5.4.6 磨損控制方法的應用 239

5.5 激光淬火鑄鐵氣缸套的磨損 241

5.5.1 試驗材料 242

5.5.2 激光淬火氣缸套的磨損性能 244

5.5.3 激光淬火氣缸套的磨損表面形貌 245

5.5.4 激光淬火氣缸套的磨損機制 247

5.6 珩研合金鑄鐵氣缸套的摩擦磨損 251

5.6.1 試驗材料與試驗方法 252

5.6.2 珩研氣缸套的摩擦磨損和抗拉缸性能 254

5.7 圓形微織構鑄鐵氣缸套的抗拉缸性能 256

5.7.1 試驗材料及微織構加工 256

5.7.2 試驗方案設計 257

5.7.3 圓形微織構氣缸套的摩擦系數(shù)和抗拉缸性能 258

5.8 摩擦緩釋固體潤滑劑對氣缸套摩擦磨損的影響 263

5.8.1 氣缸套表面微坑織構復合MoS2固體潤滑劑的方法 263

5.8.2 微坑織構參數(shù)對氣缸套摩擦性能的影響 268

5.8.3 工況條件對氣缸套摩擦性能的影響 279

5.8.4 潤滑油供給量對氣缸套磨損的影響 282

5.8.5 微坑織構復合MoS2的氣缸套磨損表面元素分析 292

參考文獻 294

第6章 活塞環(huán)-氣缸套零部件的磨損性能驗證 295

6.1　零部件試驗機模擬試驗 295

6.1.1 試驗材料與試驗方法 295

6.1.2 活塞環(huán)-氣缸套-零部件試驗結果 298

6.2 單缸柴油機臺架考核試驗 299

6.2.1 試驗件與試驗方法 299

6.2.2 單缸柴油機臺架試驗結果 302

6.3 多缸柴油機臺架抗拉缸性能試驗 303

6.3.1 試驗件與試驗方法 304

6.3.2 臺架試驗結果 305

第7章 活塞環(huán)與氣缸套的薄膜潤滑 309

7.1 薄膜潤滑油膜厚度測試技術 310

7.1.1 基于光干涉法的油膜厚度測試技術 310

7.1.2 基于接觸電阻法的油膜厚度測試技術 319

7.2 薄膜潤滑特征的試驗研究 329

7.2.1 點接觸摩擦副在穩(wěn)態(tài)條件下的薄膜潤滑特征 329

7.2.2 點接觸摩擦副在非穩(wěn)態(tài)條件下的薄膜潤滑特征 339

7.2.3 線接觸摩擦副在非穩(wěn)態(tài)條件下的薄膜潤滑特征 346

7.2.4 基于球-盤摩擦副接觸電阻的潤滑特征 355

7.3 薄膜潤滑數(shù)學模型的建立 363

7.3.1 等溫線接觸彈流模型的建立及驗證 363

7.3.2 點接觸彈性流體模型的建立 367

7.3.3 點接觸薄膜潤滑模型 371

7.3.4 表面粗糙度修正的點接觸潤滑數(shù)學模型 375

7.4 活塞環(huán)-氣缸套摩擦副潤滑數(shù)值模擬 378

7.4.1 三維流體動壓潤滑模型 379

7.4.2 潤滑模型的數(shù)值求解方法 384

7.4.3 模擬結果 387

參考文獻 395