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随着柴油机逐渐往高速、大功率的方向上改进和发展,配气凸轮与平底挺柱间的接触载荷和相对滑动速度随之不断增大,从而导致凸轮-挺柱副的摩擦功损耗及材料磨损愈加严重。控制并减小摩擦磨损的研究对解决工程问题中有害的摩擦磨损具有十分重要的意义。相对于摩擦磨损试验研究,计算机数值模拟具有成本更低以及更易控制参数变化等特点。本文针对某柴油机配气凸轮-挺柱副的摩擦磨损进行数值仿真研究,主要内容及研究结论为:(1)对试验用试件的接触表面进行测量,处理测量数据并绘制得到双对数log S-log?图,由直线斜率k∈(0,2)判断得出测量数据具有分形特性,故采用W-M函数法模拟摩擦副的粗糙表面轮廓曲线,从而构建接触副的三维几何模型。(2)建立包含润滑油的接触副有限元模型,采用CEL技术进行有限元仿真,采用VOF方法确定和追踪不断变化的油液材料边界。利用改进的Archard磨损模型计算得到混合润滑条件下摩擦磨损系数与油膜厚度的变化关系曲线。改变润滑油液的粘度,分析发现随着油液粘度的增大,接触表面间油膜厚度增大,摩擦磨损系数随之减小。(3)采用分形方法表征磨削机加工粗糙表面形貌和车削机加工粗糙表面形貌并分别建立有限元模型,基于CEL技术分析比较混合润滑条件下磨削机加工和车削机加工对摩擦磨损特性的影响规律,得到了磨削机加工接触副、车削机加工接触副的混合润滑磨损系数和边界磨损系数的比值与油膜厚度的变化关系曲线,以及磨削机加工、车削机加工接触副在混合润滑条件下的摩擦系数与油膜厚度变化关系曲线。(4)对某柴油机配气凸轮-平底挺柱副的接触点在特定工况下的油膜厚度进行计算,根据油膜厚度与摩擦磨损系数的关系确定凸轮和挺柱接触处的摩擦磨损系数。建立磨损深度与摩擦功率的计算模型,计算得到特定工况下的凸轮单次磨损深度及接触副摩擦功率。改变发动机转速和配气机构的气门弹簧预紧力,分析得出随着发动机转速增加,摩擦功率随之减小,随着弹簧预紧力的增大,摩擦功率随之增大。