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活塞环表面织构密度对缸套-活塞环摩擦性能的影响

许长坤 郭智威 缪晨炜 麻凯

许长坤,郭智威,缪晨炜, 等. 活塞环表面织构密度对缸套-活塞环摩擦性能的影响[J]. 机械科学与技术,2020,39(10):1489-1496 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200133
引用本文: 许长坤,郭智威,缪晨炜, 等. 活塞环表面织构密度对缸套-活塞环摩擦性能的影响[J]. 机械科学与技术,2020,39(10):1489-1496 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200133
Xu Changkun, Guo Zhiwei, Miao Chenwei, Ma Kai. Effect of Texture Density in Surface of Piston Ring on Tribological Performance of Cylinder Liner-Piston Ring[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2020, 39(10): 1489-1496. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200133
Citation: Xu Changkun, Guo Zhiwei, Miao Chenwei, Ma Kai. Effect of Texture Density in Surface of Piston Ring on Tribological Performance of Cylinder Liner-Piston Ring[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2020, 39(10): 1489-1496. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200133

活塞环表面织构密度对缸套-活塞环摩擦性能的影响

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200133
基金项目: 湖北省自然科学基金项目(2018CFB483)与国家级大学生创新创业训练计划基金项目(20191049705025)资助
详细信息
    作者简介:

    许长坤(1998−),本科生,研究方向为船舶动力机械摩擦学,xuchangkun@whut.edu.cn

    通讯作者:

    郭智威,副教授,博士生导师,zwguo@whut.edu.cn

  • 中图分类号: TH117

Effect of Texture Density in Surface of Piston Ring on Tribological Performance of Cylinder Liner-Piston Ring

  • 摘要: 为探究活塞环表面织构密度对船舶柴油机缸套-活塞环这一主要摩擦副的摩擦性能的影响,利用具有不同织构密度圆形凹坑的活塞环在MWF-10往复式摩擦磨损试验机上进行试验。通过调整试验载荷、转速获取了不同模拟工况下的测试数据,结合对应参数分析了活塞环织构密度对缸套-活塞环摩擦副的摩擦作用影响。结果表明:带有不同表面织构密度圆形凹坑的活塞环可以在不同程度上降低摩擦副的摩擦系数,提高其摩擦学性能。综合摩擦系数、表面形貌的相关分析可知:在载荷一定时,存在合适的织构密度(${S\!_p}$= 20.9%)能够显著降低缸套-活塞环摩擦副的摩擦系数,同时可以减少摩擦副的磨损量,提高摩擦副的综合摩擦性能。
  • 图  1  MWF-10摩擦磨损试验机模型图

    图  2  活塞环激光加工专用夹具

    图  3  试验用缸套表面织构图

    图  4  试验用活塞环表面织构图

    图  5  活塞环表面织构相关参数示例

    图  6  300 N载荷下摩擦系数对比图

    图  7  600 N载荷下摩擦系数对比图

    图  8  试验后缸套表面形貌图(组合1)

    图  9  试验后缸套表面形貌图(组合2)

    图  10  试验后缸套表面形貌图(组合3)

    图  11  试验后缸套表面形貌图(组合4)

    表  1  缸套及表面织构相关参数

    参数数值参数数值
    切片长度 120 mm 织构宽度 1 mm
    切片宽度 65 mm 织构深度 150±10 μm
    织构倾斜角度 30° 织构间距 14 mm
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    表  2  活塞环凹坑结构的设计参数

    项目凹坑直径D/mm织构深度H/μm 表面占有率η/% 织构密度Sp/%
    原始 0 0 0 0
    X=1.5D 1 150±10 15.7 41.9
    X=2.0D 1 150±10 15.7 31.4
    X=3.0D 1 150±10 15.7 20.9
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    表  3  试验组合情况

    类型组合形式
    组合1 织构缸套 + 原始活塞环
    组合2 织构缸套 + 活塞环织构1
    组合3 织构缸套 + 活塞环织构2
    组合4 织构缸套 + 活塞环织构3
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    表  4  缸套表面相关参数平均值

    组合名称载荷/NSq/μmSds/(个峰·mm−2)Svi
    组合1 300 2.95 235.18 1.71
    600 3.94 202.96 1.45
    组合2 300 2.78 206.08 1.81
    600 3.55 198.01 1.97
    组合3 300 1.16 255.84 2.40
    600 3.58 188.72 2.05
    组合4 300 2.86 275.76 1.48
    600 1.97 253.80 1.85
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-08-17
  • 网络出版日期:  2020-10-12
  • 刊出日期:  2020-10-05

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