缸套工作表面微坑数控加工的方法和效果

在数控机床上实现对微坑加工的自动化，提高微坑的加工效率。同时很好地控制微坑的深度，使加工出来的微坑均匀一致。由于微坑分布和结构参数可控，且所有微坑均匀分布，相互独立，可以在缸套与活塞表面建立动压润滑。通过试验验证了微坑的润滑效果。     

数控加工缸套工作表面微坑的方法研究

在数控机床上实现对微坑加工的自动化，提高微坑的加工效率，同时很好地控制微坑的深度，使加工出来的微坑均匀一致。由于微坑分布和结构参数可控，且所有微坑均匀分布，相互独立，可以在缸套与活塞表面建立动压润滑。     

薄壁缸套表面的微坑结构参数影响分析

建立了微坑缸套表面润滑动力分析模型,获得了最大速度瞬时最小油膜厚度与球面微坑半径和微坑口部半径的关系方程,分析了球面微坑半径和微坑口部半径对最小油膜厚度最大瞬时值影响.数值结果表明,最大速度瞬时最小油膜厚度受到微坑口部半径的直接影响,是缸套表面油膜厚度的主要控制参数.     

应用竞选算法的缸套微坑结构参数优化

在薄壁缸套表面的微坑结构参数影响分析基础上,确定了影响动力润滑的设计变量,以瞬时最小油膜厚度最大化和润滑油损耗量最少为优化目标,建立了优化模型。将竞选算法用于缸套微坑结构参数优化求解,很快地获得全局优化解,结果表明该方法是可行的。     

缸套内表面储油结构的润滑分析

对缸套工作表面储油结构所经历的三个发展阶段进行，定性和定量的分析，并对第三阶段的独立微坑储油结构的微坑形状进行了对比优化。对于独立微坑阶段，假设比较了几种规则微坑的形状，如球面型、椭球面型、双曲抛物面型等，给出了各种形状凹坑油膜压力的计算方案和公式，并根据润滑理论找出了最大压力作用点，根据计算结果对各种表面微坑的形状、大小、深度等优化方案进行了讨论。     

摩擦副工作表面微坑超声加工方法的研究

表面微坑超声加工方法在汽车、摩托车、拖拉机等产品生产中有广阔的应用前景。提出了摩擦副工作表面微坑超声加工方法，建立了表面微坑超声加工方法的数学模型，给出了储油量的计算公式，设计了表面微坑超声加工装置，对缸套工作表面进行了微坑超声加工实验。     

内燃机活塞环-缸套润滑状态分析

基于平均流量模型和微凸体接触模型，对活塞环-缸套的润滑状态进行了分析。探讨了表面粗糙度、活塞环桶面高度和活塞环轴向厚度对活塞环-缸套润滑状态的影响。     

缸套旋转抛物面形微坑织构参数优化研究

在缸套表面制备旋转抛物面形微坑织构,在经典雷诺方程的基础上对微坑-缸套-活塞环系统进行研究,建立微坑动压分布函数。采用Matlab软件分析微坑深度、坑口半径对旋转抛物面形微坑润滑性能的影响。结果表明,随着微坑深度、坑口半径增大,平均油膜承载力呈现先增大后减小趋势,活塞环所受平均剪切应力呈现逐渐减小并趋于稳定,这是因为活塞相对缸套运动过程中,微坑区域内的楔形效应、空化效应导致了平均油膜承载力和平均剪切应力的波动。通过研究得到了旋转抛物面形微坑优化参数。     

表面微坑超声振动加工系统负载调频特性研究

表面微坑超声振动加工技术对于改善缸套—活塞环摩擦副的摩擦润滑状态具有重要意义.针对表面微坑超声振动加工过程中谐振频率随负载漂移的问题,建立微坑加工等效负载与换能器谐振频率和调谐电感的关系模型,通过仿真和试验验证研究了外加负载变化时,谐振频率与调谐电感值的变化规律.结果表明,随着外加工具杆长度增加,换能器谐振频率呈下降趋势;通过在回路中串联一个调谐电感,补偿负载的变化量,可使换能器谐振频率回到设计谐振频率.可见外加调谐电感可有效解决表面超声微坑振动加工过程中谐振频率随负载漂移的问题.     

柴油机缸套表面微沟槽织构润滑性能仿真分析

针对缸套表面织构微沟槽形貌,建立了缸套-活塞环摩擦副混合润滑理论模型,并采用MATLAB编程计算来分析微沟槽形貌参数对其润滑摩擦性能的影响规律。结果表明：缸套表面微沟槽可以形成很好的油膜压力,有效地改善缸套-活塞环间的润滑状态;随着微沟槽角度的增大,最小膜厚比逐渐增大,其润滑效果也越来越好,综合考虑摩擦润滑性能和机油耗性能情况下,最佳的微沟槽角度为60°。在上止点附近,面积占有率变化Sp对量纲一摩擦力影响较大;在其他区域,面积占有率对摩擦力影响不大;综合考虑油膜厚度与摩擦力,当Sp=0.15时效果最好。随着微沟槽深宽比e的增大,量纲一摩擦力不断增大,当e从0.025增大到0.150时,平均量纲一摩擦力增大了2.3倍,但深宽比过大,润滑效果将会减弱。研究结果认为,最佳深宽比的范围为0.05~0.08。
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表面微点蚀对渐开线直齿圆柱齿轮弹流润滑的影响

以渐开线直齿圆柱齿轮为研究对象,建立考虑表面微点蚀的润滑模型,给出相应的膜厚方程。通过改变微点蚀坑的弧度及坑深得到不同形貌的凹坑,利用多重网格法求得各微坑的热弹流润滑数值解,并与光滑解进行对比分析。结果表明:微坑的弧度一定时,坑深或外径的增大会使油膜的中心压力减小,中心膜厚增大;微坑的深度一定时,弧度的增大会使接触区中心处各啮合点的油膜压力随之减小,膜厚随之增大;微坑的边缘是非光滑的,这一区域的数值解波动很大。     

A Model for Wear and Friction in Cylinder Liners and Piston Rings

Abstract

A one-dimensional elstohydrodynamic mixed lubrication wear and friction model is developed. The model can predict the effects of surface roughness, asperity contact, temperature-pressure-viscosity on wear, lubrication, and friction of the piston rings and cylinder liner. Wear is predicted based on the surface asperity contact pressure. The cylinder bore wear and the ring pack friction during an engine break-in are simulated and compared with the experimental results. The influence of cylinder wall temperature and surface roughness on friction and wear is investigated. The ring pack friction due to oil viscous shearing and asperity contact is found to reach its minimum at a certain oil temperature.     

基于电场和流场耦合的微坑电解加工数值研究

表面织构技术能够有效降低摩擦副表面摩擦和磨损。以方形微坑电解加工为对象,充分考虑加工中电场与流场相互关系建立了耦合场理论模型,采用数值计算方法得到了耦合场电势分布、电流密度分布和体积分数分布等,探讨了入口压力与出口最大氢气体积分数的影响关系,研究结果可为方形微坑电解加工提供一定的参考。最后开展了方形微坑电解加工实验,得到了方形微坑实验件。     

Experimental and numerical study of friction in an elastomeric seal for pneumatic cylinders

The behaviour of an elastomeric seal for a pneumatic cylinder piston is analysed in this work. The aim of the paper is to validate experimentally a numerical approach to evaluate seal performance, in actual working conditions.The friction force between seal and the cylinder bore is evaluated through experimental tests and numerical simulations, using a finite element model. Working conditions are simulated for different piston rod velocity and cylinder supply pressure, both in dry conditions, boundary and fluid lubrication conditions. Simulation is obtained by an iterative process that uses the friction coefficient, experimentally measured, as a function of speed and lubrication conditions. Results obtained from experimental tests and numerical simulation are compared to determine the friction force between seal and cylinder bore.     

气动平衡器O形密封圈与气缸润滑特性分析

为了降低O形密封圈与气缸内壁之间的摩擦力,气动平衡器装配过程中在气缸内壁涂上一层润滑脂。基于脂润滑相关理论,构建O 形密封圈和气缸的有脂润滑运动方程,通过MATLAB中PDE模块求解脂润滑模型,得出膜厚、接触应力在密封圈与气缸接触方向上的变化规律。基于ANSYS建立密封圈的瞬态结构有限元分析模型,以密封圈的运动速度和工作压力为恒定条件进行数值模拟,得出不同压缩率、摩擦系数以及行程方式条件下最大接触应力的时域特性。     

润滑油粘度对缸套/活塞环摩擦学性能的影响

在内燃机实际运行中,润滑油的粘度直接影响到润滑油膜的状态,因而活塞环在缸套中不同位置时的摩擦、润滑状态各不相同。文中以缸套活塞环为研究对象,建立了润滑计算模型,并运用该模型对缸内压力、温度、油膜厚度和摩擦系数进行了分析。结果表明,润滑油膜厚度和摩擦系数随转速改变而发生变化,而剪切稀化导致润滑油粘度减小是引起该变化的主要原因。最后,通过对计算结果的分析,提出了适用于缸套活塞环的润滑油粘度指标。     

超高压斜盘式轴向柱塞泵柱塞副摩擦界面油膜固液耦合作用特性研究

作为液压传动系统核心动力元件的轴向柱塞泵,超高压化是其必然发展趋势与要求,然而超高压化会造成其中关键的柱塞副摩擦界面油膜形成显著的固液耦合作用,对柱塞副油膜的摩擦润滑与密封承载性能产生规律尚不明确的影响。为此,建立一种基于变形矩阵法的固液耦合作用求解方法,该方法基于有限容积法解算油膜流体润滑方程,基于有限元法实现摩擦界面变形计算节点规则化设置及变形矩阵精准计算,在此基础上建立柱塞副油膜弹性流体动压润滑数值计算模型,针对采用软硬配对的柱塞副63 MPa超高压工况下的摩擦界面油膜固液耦合作用特性进行研究,结果表明：固液耦合作用有助于减小柱塞副处轴向黏性摩擦力和泄漏流量,一个周期内柱塞副总周向黏性摩擦力大小基本不变但分布更为集中,导致产生了更大峰值的瞬时摩擦力;显著的结构变形产生于柱塞副摩擦界面两端局部位置处,因而对泄漏流量不造成影响,在超高压工况下经过软硬配对跑合,固液耦合作用有助于原本标准柱形铜套孔形成类似“喇叭口”的一种微观形貌,增大了柱塞与铜套孔的接触面积,增强了密封超高压油的能力,降低了接触应力。建立的模型及研究结果可为轴向柱塞泵超高压化设计提供指导。