缸套表面织构参数设计及其动压润滑机制研究

【摘要】当今社会人们对发动机的节能、环保以及高可靠性提出了越来越高的要求，而降低活塞环组与缸套之间的摩擦损失是提高内燃机机械效率的重要方面，因此对能够有效改善摩擦副摩擦性能的表面织构技术在缸套—活塞环摩擦副中的应用研究显得尤为重要。表面织构技术即在摩擦副表面加工出具有一定尺寸、形状和排列的图案。为了探讨其润滑减摩机理，寻求润滑效果最佳时的织构形状及参数，论文在流体动压润滑条件下分别运用基于N-S方程的CFD法及基于Reynolds方程的数值解法分析了不同织构形状、参数下摩擦副的润滑效果，为表面织构技术的应用与研究提供了一定的参考依据。本文首先运用Fluent软件对基于N-S方程的表面织构CFD模型进行了求解，结果表明：沟槽类织构中深度h’3.375、宽度d’0.867滑移面向右运动的左梯形沟槽润滑效果较好，若将滑移面向右运动时的左梯形沟槽与右梯形沟槽相结合组合成混合织构其润滑效果将更佳；点坑类织构中坑深h’28.75、坑口直径d’0.56的旋转抛物面形坑润滑效果较好；将两类织构对比分析可以发现旋转抛物面形坑的润滑效果要优于半梯形沟槽；漩涡中心位置变化的逆流效应以及楔形效应的双重作用是影响织构润滑特性的主要因素。然后采用有限差分法对基于Reynolds方程的动压润滑模型进行了数值求解，结果表明：坑深d20m时的旋转抛物面形坑润滑效果最佳，坑口直径则应在满足缸套内表面强度的情况下尽量大点，同时应尽量增大最小润滑油膜的厚度；空化效应为影响织构润滑特性的主要因素。对以上两种结果对比分析发现：在满足强度要求情况下适当增大微坑深度以及坑口直径有益于减小摩擦力，表面织构影响润滑效果的三个主要因素为逆流现象、空化现象及楔形效应。
【作者】柯敏；
【导师】祝锡晶；
【作者基本信息】中北大学，机械制造及其自动化，2014，硕士
【关键词】缸套—活塞环；表面织构；流体动压润滑；CFD；有限差分法；

【参考文献】
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