柴油機連桿襯套表面摩擦磨損實驗研究

山西中北大學機械與動力工程學院 楊承霖 李建鴻

柴油機連桿襯套表面摩擦磨損實驗研究

山西中北大學機械與動力工程學院 楊承霖 李建鴻

通過對某型號柴油機連桿襯套進行摩擦特性試驗，對其進行表面形貌參數等因素與摩擦特性關系的研究，然后對相關參數進行篩選。結果表明：表面峰密度D、輪廓均方根斜率RΔq和輪廓偏斜度Rsk對連桿襯套摩擦扭矩的影響最大。

柴油機連桿襯套；表面形貌參數；摩擦特性

1 引言

連桿襯套的表面形貌對其磨損特性、耐腐蝕性等有很大的影響，因此可以通過改善其表面形貌來延長柴油機的使用壽命，提高柴油機的工作效率[1-2]。本文研究連桿襯套在潤滑充分時表面形貌對其摩擦特性的影響。

2 連桿襯套磨損試驗

通過兩組試驗，A組在承受固定的載荷 (6 t)的條件下，以不同的轉速（200、250、300、350r/min） 進 行 試 驗 ；B 組 以260r/min的轉速進行耐久性試驗，且在近似模擬工況、載荷為9 t的環境下持續運轉18小時，研究隨著時間的變化摩擦距離與摩擦特性的關系。

2.1 試驗試樣

錫青銅QSn7-0.2連桿襯套，尺寸：外徑為Φ57.63mm，內徑為Φ52.10mm，寬度為50mm，油孔直徑為7.3 mm，油槽寬度為7.3mm，深度為1.5mm。

2.2 試驗設備

JB-5C粗糙度輪廓儀，摩擦磨損試驗機。

3 試驗結果分析研究

3.1 不同轉速時表面形貌對其摩擦特性的影響

分析圖1、圖2可知，隨著轉速的增加，摩擦扭矩不斷增大，偏斜度Rsk隨著轉速的增加而持續減小。增加轉速時，尖峰數量不斷減少，從而使襯套表面變得光滑，當轉速為350r/min時Rsk的值變為負，說明有較多的深谷在輪廓中心面之下，進而可改善連桿襯套的潤滑情況。

由圖3可知，輪廓均方根偏差Rq的值隨著轉速的增加而逐漸減小。在轉速較低時，襯套表面的磨損較嚴重，使其輪廓均方根偏差的減小幅度較大。在增大轉速的情況下，此時接觸頻率降低，油膜厚度不斷增大，從而潤滑效果更好，Rq的變化幅度減小。

由圖4可知，在轉速增加時，RΔq不斷減小。在轉速較低的狀況下，使其表面磨損加劇，RΔq以較大的幅度減小。高轉速時，襯套表面微凸體發生跳動接觸頻率降低，可能使輪廓均方根斜率減小，幅度降低。

圖1 相同載荷不同轉速的摩擦扭矩對比圖

圖2 偏斜度Rsk隨轉速變化曲線

圖3 輪廓均方根偏差Rq隨轉速變化曲線

圖4 輪廓均方根斜率RΔq隨轉速變化曲線

4 結論

隨著轉速的不斷增大，輪廓均方根偏差Rq、輪廓偏斜度Rsk、輪廓均方根斜率RΔq三者在逐漸減小。輪廓均方根斜率RΔq和輪廓偏斜度Rsk是對摩擦力影響最大的兩個表面形貌參數，其影響程度依次減弱。

在襯套表面加工一定尺寸的微凹槽或凹坑可以改善其摩擦磨損特性。

[1]趙永春.摩擦過程表面形貌動態變化模擬研究 [D].合肥：合肥工業大學,2009.1-9.

[2]尹曉亮.粗糙表面形貌參數對潤滑特性的影響 [D].太原：太原理工大學,2008：1-10．

[3]董雪飛.柴油機連桿襯套磨損試驗研究[D].太原：中北大學,2011.1-10.

[4]任俊.發動機連桿小頭軸承的潤滑研究[D].合肥：合肥工業大學,2007：1-9.

[5]Matlab中文論壇.Matlab神經網絡30個案例分析[M].北京:北京航空航天大學出版社,2010.

楊承霖，1988年出生，山西忻州人，在讀碩士，研究方向：柴油機振動與噪聲控制。