柴油機(jī)活塞環(huán)：氣缸套摩擦學(xué)

目錄

前言

第1章 緒論 1

1.1 柴油機(jī)高強(qiáng)化發(fā)展對摩擦磨損控制技術(shù)的潛在需求 1

1.2 高強(qiáng)化柴油機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 2

1.3 高強(qiáng)化柴油機(jī)活塞環(huán)-氣缸套的摩擦磨損問題 9

參考文獻(xiàn) 12

第2章 柴油機(jī)活塞環(huán)與氣缸套摩擦學(xué)基礎(chǔ) 13

2.1 摩擦學(xué)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(jià)指標(biāo) 16

2.3.2 磨損規(guī)律 16

2.3.3 磨損機(jī)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(xiàn) 34

第3章 活塞環(huán)-氣缸套摩擦磨損試驗(yàn)技術(shù) 37

3.1 活塞環(huán)-氣缸套摩擦磨損試驗(yàn)的分類 37

3.2 活塞環(huán)-氣缸套摩擦磨損試驗(yàn)的模擬問題 47

3.2.1 摩擦磨損過程的復(fù)雜性 48

3.2.2 活塞環(huán)-氣缸套摩擦磨損試驗(yàn)的模擬準(zhǔn)則 54

3.3 活塞環(huán)-氣缸套摩擦磨損試驗(yàn)方法 60

3.3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)方法 60

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

3.3.3 運(yùn)動(dòng)形式關(guān)聯(lián)方法 64

3.3.4 磨損機(jī)理轉(zhuǎn)型效應(yīng)的模擬方法 65

3.3.5 磨合與供油 70

3.3.6 單缸柴油機(jī)臺架試驗(yàn)驗(yàn)證 71

3.4 活塞環(huán)-氣缸套摩擦磨損試驗(yàn)中的測試及表面分析 73

3.4.1 磨損試驗(yàn)參數(shù)測試 73

3.4.2 磨損表面微觀分析方法 76

參考文獻(xiàn) 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(yàn)材料與試樣 80

4.1.2 試驗(yàn)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(jī)理 92

4.1.6 硼磷鑄鐵氣缸套的拉缸機(jī)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(yàn)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(jī)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(xiàn) 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(yàn)材料與試驗(yàn)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(jī)理 198

5.1.7 鍍鉻氣缸套的拉缸機(jī)理 200

5.2 鐵鎳合金鍍鐵氣缸套的摩擦磨損 203

5.2.1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)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(jī)理 208

5.3 氮化氣缸套的摩擦磨損 211

5.3.1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)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(fù)合鍍氣缸套的摩擦磨損 224

5.4.1 試驗(yàn)材料及方法 224

5.4.2 復(fù)合鍍氣缸套的摩擦磨損性能 226

5.4.3 復(fù)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(yīng)用 239

5.5 激光淬火鑄鐵氣缸套的磨損 241

5.5.1 試驗(yàn)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(jī)制 247

5.6 珩研合金鑄鐵氣缸套的摩擦磨損 251

5.6.1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)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(gòu)鑄鐵氣缸套的抗拉缸性能 256

5.7.1 試驗(yàn)材料及微織構(gòu)加工 256

5.7.2 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 257

5.7.3 圓形微織構(gòu)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(gòu)復(fù)合MoS2固體潤滑劑的方法 263

5.8.2 微坑織構(gòu)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(gòu)復(fù)合MoS2的氣缸套磨損表面元素分析 292

參考文獻(xiàn) 294

第6章 活塞環(huán)-氣缸套零部件的磨損性能驗(yàn)證 295

6.1　零部件試驗(yàn)機(jī)模擬試驗(yàn) 295

6.1.1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)方法 295

6.1.2 活塞環(huán)-氣缸套-零部件試驗(yàn)結(jié)果 298

6.2 單缸柴油機(jī)臺架考核試驗(yàn) 299

6.2.1 試驗(yàn)件與試驗(yàn)方法 299

6.2.2 單缸柴油機(jī)臺架試驗(yàn)結(jié)果 302

6.3 多缸柴油機(jī)臺架抗拉缸性能試驗(yàn) 303

6.3.1 試驗(yàn)件與試驗(yàn)方法 304

6.3.2 臺架試驗(yàn)結(jié)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(shù) 310

7.1.1 基于光干涉法的油膜厚度測試技術(shù) 310

7.1.2 基于接觸電阻法的油膜厚度測試技術(shù) 319

7.2 薄膜潤滑特征的試驗(yàn)研究 329

7.2.1 點(diǎn)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(diǎn)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(xué)模型的建立 363

7.3.1 等溫線接觸彈流模型的建立及驗(yàn)證 363

7.3.2 點(diǎn)接觸彈性流體模型的建立 367

7.3.3 點(diǎn)接觸薄膜潤滑模型 371

7.3.4 表面粗糙度修正的點(diǎn)接觸潤滑數(shù)學(xué)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(dòng)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(jié)果 387

參考文獻(xiàn) 395