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仿生非光活塞缸套系统耐磨机理分析

邓宝清;任露泉;陈庆海;徐百龙;刘燕

  本文综述了目前国内外提高活塞缸套系统耐磨性能效果显著的适用技术。通过对各种耐磨技术的耐磨机理分析和比较,从中发现其中许多技术在很大程度上包含了化学和几何非光滑的结构特征。通过对这些耐磨技术耐磨机理的分析,得出仿生非光滑结构在活塞缸套系统中可以提高系统耐磨性的结论。通过模型试验验证了由作者设计的仿生非光滑结构活塞,具有较好的抗粘着磨损能力,较普通结构的对比试样提高耐磨性4倍。通过归纳,总结出仿生非光滑缸套耐磨的原因如下:1,储存机油能力强:第二承压面略低于第一承压面,即使活塞环由表面滑过,也不会将该处机油刮走。仿生非光滑耐磨结构活塞具有宏观尺寸的机油储存凹坑,储存机油的能力更强。2,润滑条件得到改善:在使用过程中,当第一承压面内机油消耗之后,第二承压面内的机油可以不断地给予补充,改善润滑条件,降低了干摩擦发生的几率。3,油膜形成条件充分:作为形成油膜的必要条件之一就是要形成油楔。非光滑结构尤其是珩磨出的网纹结构,网纹和缸套表面之间的过渡都是一个小的斜面,在活塞运动时每一条网纹和活塞,尤其是与活塞环之间都形成一条小的油楔,这样就使得形成油膜润滑的条件更加充分。4,磨料磨损几率下降:非光滑结构由于存在磨合后略有下凹处或加工出的网纹,在使用过程中,一但出现如燃烧产生的积碳等颗粒挤入活塞缸套摩擦表面,这些颗粒将被活塞带到下凹处或网纹中,并滞留或镶嵌在那里。减少了颗粒在摩擦表面形成的磨料磨损。5,抑制摩擦表面温升:非光滑结构在摩擦表面附近存储的润滑油比普通结构多,润滑油的热容量比铸铁大,因此,润滑油可以吸收大量的摩擦热,抑制了摩擦的温度升高。6,具有固体润滑功能:非光滑摩擦表面即使在缺少机油发生干摩擦时,由于摩擦振动可以引起基体中石墨的脱落,活塞运动时可以把石墨带到缸套的硬质点形成的第一层的摩擦表面,实现固体润滑的功能。……