微动磨损形貌与接触应力场耦合机制仿真分析

微动磨损是影响机械关键结构的主要失效形式。为研究磨损形貌和应力场的演化过程及耦合机制,利用ABAQUS软件建立柱面/平面有限元接触模型,并基于Archard磨损公式对微动磨损形貌与接触应力场演化过程进行仿真,进一步对微动磨损过程中磨损形貌和应力场的耦合机制进行分析。仿真结果表明:局部滑移下,磨损形貌呈“W”形,随着循环次数增加,接触宽度和磨损深度略有增加,接触区最大正应力和切应力略有增大;全局滑移下,磨损形貌呈“U”形,随着循环次数增加,磨损形貌显著变宽、变深,接触区正应力和切应力的应力场分布逐渐变宽变扁。

交变双轴加载下钛合金微动磨损的仿真及试验研究

微动磨损是导致机械连接结构失效的主要形式之一。目前大多数研究都在恒定法向接触载荷工况下开展。然而实际工程中,广泛存在着可变法向载荷和轴向载荷的多轴加载工况,导致目前恒定法向载荷下微动磨损的研究结果不能很好地解释多轴交变加载工况下的微动磨损行为。因此,以钛合金的微动磨损为例,进行了交变双轴加载下微动磨损的仿真分析和试验测试研究。首先,建立了受循环交变双轴加载作用下的微动磨损模型;然后,对不同法向载荷幅值、位移载荷幅值、双轴加载相位差下的微动磨损行为进行了仿真,并根据Q-P曲线分析方法对这些复杂微动情况下的微动磨损机制进行了讨论;最后,在双轴加载的微动磨损试验机上进行了双轴微动磨损试验,验证了该有限元模型磨损形貌的合理性。研究结果表明:交变法向载荷的磨损形貌不同于恒定法向载荷的磨损形貌,交变下法向载荷均值与恒定法向载荷保持不变,交变法向载荷下的磨损深度及宽度均大于恒定法向载荷下的磨损深度及宽度。位移幅值和相位差一定,随着法向载荷幅值的增大,磨损宽度和深度均增加,磨损形貌由“W”型转变为“W+V”型;法向载荷幅值和相位差一定,磨损宽度和深度均随位移幅值的增大而增大;法向载荷幅值和位移幅值一定,改变双轴加载相位差,0°相位差最大磨损深度出现在接触后缘,180°相位差最大磨损深度出现在接触前缘,90°和270°相位差的前、后缘磨损深度极大值接近。

Syntheses and Tribological Property of CrMoN/MoS2 Multilayer Films on Piston Rings of Heavy Vehicle Engine

In order to prolong the service life of piston rings of heavy vehicle engine and decrease the friction and wear of piston rings and cylinder liner,CrMoN/MoS_2 multilayer films were deposited on the surface of rings by magnetron sputtering and low temperature ion sulfuration.FESEM equipped with EDX was adopted to analyze the compositions and morphologies of surface,cross-section,and wear scars of the multilayer films.The nano-hardness and Young＇s modulus of the films were measured by a nano tester.Tribologicalproperties of the films were tested by an SRV~174;4 wear tester.The experimentalresults indicate that the structures of the multilayer films are dense and compact.The films possess nano hardness value of approximately 26.7 GPa and superior ability of plastic deformation resistance.The multilayer films can activate solid lubricating,and possess an excellent antifriction and wear resistance under the conditions of heavy load,high frequency,high temperature,and dynamic load.

合金铸铁缸套与PVD(CrN)活塞环配对时缸套磨损机理

针对合金铸铁缸套与物理气相沉积(PVD)(CrN)活塞环配对副开展摩擦磨损试验,通过观察缸套试样在不同负荷、不同磨损时间下的表面形貌及成分,研究合金铸铁缸套与PVD(CrN)环配对时,缸套的磨损机理.研究表明:采用PVD(CrN)环与合金铸铁缸套配对,可在保证缸套磨损量略微降低的前提下,使活塞环的磨损量大幅度降低;缸套磨损表面呈现连续片状的平台形貌,无明显黏着磨损痕迹.其磨损发生的机理:缸套基体在法向负荷的作用下,发生塑性变形,在摩擦力的反复作用下,塑性流动层被挤压出接触平台表面,流动薄层在缺陷处或应力集中处发生开裂、脱落,形成磨屑.

松孔镀铬缸套磨损机理研究

采用往复式摩擦磨损试验机,从缸套、活塞环零件上切取试样开展试验,通过测量镀铬缸套的摩擦系数、磨损量,观察缸套磨损后形貌、磨粒形貌以及成分并与传统合金铸铁缸套对比,研究松孔镀铬缸套的磨损机理.结果表明:与铸铁缸套相比,镀铬缸套可以大幅降低缸套磨损量,但摩擦系数略高,对活塞环磨损略大;镀铬缸套磨损后表面呈现点状微坑形貌,磨粒呈片状或薄片状;镀铬层的松孔附近在往复摩擦力的作用下萌生疲劳裂纹,裂纹沿表面平行于滑动方向扩展,直至延伸到表面脱落,形成磨粒,造成磨损.

重型车辆发动机电镀Cr活塞环的摩擦学性能

利用SRV试验机模拟重型车辆发动机电镀Cr活塞环/缸套摩擦副的工作状态,测试了不同条件下摩擦副的摩擦因数和磨损量。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析了磨痕形貌和表面化学成分,研究了电镀Cr活塞环的磨损机制。结果表明,随载荷的增加,摩擦副的摩擦因数减小,总失重量增加。随滑动频率的增加,摩擦副的摩擦因数减小,总失重量先减小后增加,滑动频率为20Hz时,总失重量达到最小值。随温度的升高,摩擦副的摩擦因数增大,总失重量增加。活塞环和缸套的磨损机理以磨粒磨损为主,在高载荷,高频率或高温条件下,活塞环的磨损机理转变为磨粒磨损和黏着磨损。

载荷对重型车辆发动机活塞环-缸套摩擦学性能的影响

利用SRV实验机模拟重型车辆发动机活塞环-缸套摩擦副的工作状态,测试了静载荷和动载荷条件下摩擦副的摩擦学性能。采用扫描电镜、能谱仪分析了磨痕形貌和化学成分,研究了摩擦副的磨损机制。结果表明:随静载荷的增加,摩擦副的摩擦因数减小,总失重量增加。摩擦副的磨损机理以磨粒磨损为主,在400N条件下活塞环的磨损机理为综合的磨粒磨损和黏着磨损。在低强度和中等强度动载荷条件下,摩擦副的摩擦因数随载荷的变化而呈循环变化,磨损机理以磨粒磨损为主。在高强度动载荷条件下,摩擦副的摩擦因数保持稳定,活塞环的磨损机理是综合的磨粒磨损、黏着磨损、疲劳磨损,缸套的磨损机理是综合的磨粒磨损、黏着磨损。摩擦副的总失重量随动载荷强度的增大而增加。

气缸套内表面磨损的图像处理检测方法研究

对柴油机内表面磨损的特征和机理进行了研究,对图像边缘提取的经典算法(梯度算子和拉普拉斯算子等)和小波变换算法进行了分析与比较,提出了用图像处理的方法实现气缸套内表面磨损检测的途径.

汽车发动机缸体的半固态成形工艺研究

对汽车发动机缸体用Al-Si-Fe合金进行了半固态触变挤压成形和T1、T6热处理,研究了不同制备工艺下Al-Si-Fe合金的显微组织、物相组成、力学性能和耐磨性能。结果表明,经过半固态挤压触变成形可以破碎合金中的初生硅和α-Al基体,晶粒组织得到细化;经过触变成形得到的Al-Si-Fe合金的强度和塑性都较铸态合金有明显提高,且经过T6热处理后的强度有所增加,而塑性略有降低;铸态、T1、T6和触变成形态Al-Si-Fe合金的耐磨性能要明显高于A390合金;铸态Al-Si-Fe合金的磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损,而触变成形态和T6热处理态Al-Si-Fe合金的磨损机制主要为磨粒磨损。

柴油机活塞环与缸套摩擦副磨损机理分析

通过摩擦磨损试验机分析了柴油机常用的4种表面功能层活塞环与4种合金铸铁材料缸套摩擦副的摩擦因数和磨损系数,结合摩擦界面形貌和成分分析,研究了不同活塞环–缸套摩擦副的磨损机制。研究结果表明,陶瓷复合镀层活塞环—缸套摩擦副具有稳定和优良的摩擦学特性,耐磨性大幅度提高;镀铬环–缸套摩擦副物理化学性质稳定,但摩擦因数和磨损系数高;喷钼环–缸套摩擦副物理化学性质不稳定,出现钼颗粒剥落和形成表面复合膜等现象,摩擦因数出现拐点,缸套和活塞环都具有最大的磨损系数。

汽车缸盖用新型铝合金的铸造工艺优化

采用不同的熔炼温度和浇注温度进行了汽车缸盖用新型铝合金的铸造,并进行了力学性能和磨损性能的测试与分析。结果表明,随熔炼温度从700℃升高到760℃,浇注温度从690℃升高到740℃,试样的抗拉强度和耐磨损性能均先提高后下降。汽车缸盖用新型铝合金的工艺优选为:750℃熔炼和720℃浇注。

机械零件磨损寿命计算方法的比较与探讨

介绍了计算机械零件磨损寿命的常用方法,以内燃机气缸套为例对几种方法进行了比较,并对不同方法计算的结果进行了分析和讨论,对机械零件磨损或腐蚀寿命的计算有参考作用。

流体润滑条件下复合润滑织构改善缸套表面摩擦性能

为了改善缸套表面摩擦性能,以YTRC2110D型柴油机为研究对象,在缸套流体润滑区域进行复合润滑结构设计.基于摩擦试验,探讨了润滑条件下复合润滑结构改善缸套表面的摩擦性能和磨损机理,并找到性能最优的复合润滑结构.结果表明,在流体润滑条件下,复合润滑结构比单一微织构减摩性能更好.相比光滑表面,单一微织构表面平均摩擦系数下降32.86%,磨损质量最多只降低9.6%,磨损表面粗糙度Sa最高只下降了16.57%,分形维数D只上升4.67%.其表面磨损区域主要为浅犁,还伴随着少量的深犁,复合润滑结构表面平均摩擦系数可以下降42.2%,磨损质量最多减少了17.6%,磨损表面粗糙度Sa最高下降26.86%,分形维数D上升8.77%.复合润滑结构接触表面通过动压油膜和二硫化钼转移薄膜共同作用,磨损表面只产生少量浅犁.研究结果为缸套表面摩擦性能的改善提供了理论依据.

进口拖拉机缸套磨损机制及耐磨性能分析

本文分析了进口拖拉机缸套的磨损规律,磨损机制以及耐磨性能好的原因,并就延长国产缸套使用寿命提出了建议。

汽缸套模拟磨损试验机加载机构的力学研究

ＫＴＬ汽缸套磨损试验机是一种为研究汽缸套零件磨损所研制的试验设备，本文介绍它的加载机构的基本原理、力学分析、误差分析、误差消除和实际使用步骤。

某轮柴油主机气缸套活塞环损伤机理探讨

通过对损伤的活塞环断口进行扫描电镜观察和能谱仪分析,并对其燃油进行化验,在此基础上,探讨了气缸套、活塞环产生过度磨损及活塞环折断的机理.

基于T-S模糊故障树的某柴油机缸套可靠性分析

为了克服传统故障树方法概率获取难度大、故障机理不明确等缺点,文章提出了一种T-S模糊故障树方法,将T-S故障树与模糊理论相结合,以某型柴油机缸套异常磨损为案例进行可靠性分析。提出了基于信心指数的专家调查法得到底事件的模糊概率并进行修正,求得缸套磨损在不同故障程度下的模糊概率;由各个底事件的故障状态得到缸套磨损在不同故障程度下的模糊可能性;对故障系统的各个底事件进行了T-S概率重要度分析,指出了缸套磨损在不同故障程度下的薄弱环节。该文方法对提高某型柴油机缸套工作的可靠性提供了一定的参考价值。

活塞-缸套系统表面织构设计与发展分析

表面织构技术作为一种有效的减摩抗磨方法已被广泛应用于改善活塞-缸套系统摩擦副的摩擦学性能研究中,但活塞-缸套系统表面织构的摩擦机理研究以及织构设计体系仍不够完善。因此,为了更好地拓宽表面织构技术在此领域的广泛应用,系统地总结了表面织构的研究目的和发展现状,从表面织构的摩擦机理及其产生原因展开讨论,之后从表面织构形貌和方向(凹坑织构、沟槽织构)、织构几何参数(深度、直径、纵横比、面密度和角度)、分布位置(活塞环、缸套)、分布形式(全织构分布、部分织构分布)等方面进行了分类综述,阐述了目前研究较少的复合织构和复合改性的相关研究进展情况,最后结合现有研究和未来需求,对表面织构应用于活塞-缸套系统摩擦副亟待解决的问题和今后发展趋势进行了总结和展望。

汽车缸盖用新型铝合金的低压铸造工艺研究

采用不同的浇注温度和加压压力对汽车缸盖用新型铝合金进行了低压铸造试验,并对试样进行了高温摩擦磨损性能和力学性能的测试和分析。结果表明:随浇注温度的升高和压力的增大,试样的磨损体积和断后伸长率先减小后增大,抗拉强度先增大后减小,高温摩擦磨损性能和强度均先提升后下降。与690℃浇注相比,710℃浇注时的磨损体积(21×10^-3mm^3)减小43.2%,抗拉强度(249MPa)增大16.9%,断后伸长率变化幅度较小;与0.02 MPa压力相比,0.03 MPa压力铸造时的磨损体积(21×10^-3mm^3)减小25%,抗拉强度(249MPa)增大2.9%,断后伸长率变化幅度较小。汽车缸盖用新型铝合金的铸造工艺参数优选为:710℃浇注温度、0.03 MPa压力。

拖拉机气缸、活塞和活塞环早期磨损预防措施

介绍了拖拉机气缸、活塞和活塞环早期磨损的现象、原因及预防措施,提醒广大农机使用者或农机大户、农机合作组织重视拖拉机发动机的使用,减少故障发生和危害。