经典的Archard模型中并没有考虑润滑油膜的承载作用,因而许多研究采用微凸体载荷代替模型中的载荷,得到更为合理的黏着磨损计算模型。该类黏着磨损模型求解的前提是摩擦副表面间的润滑状态分析,考虑润滑状态对磨损状态的影响,反映出将润滑与磨损放在一起研究的必要性。对于稳定载荷和动载荷磨损问题,这里基于前文所述动载荷对缸套活塞环磨损影响的分析,在Archard模型基础上,采用实验方法所确定的载荷-磨损系数变化规律,通过修正磨损系数的方法研究了磨损计算模型。
1.稳定载荷条件磨损修正系数模型
确定缸套活塞环摩擦副的工况范围,根据发动机工作过程仿真,采用拉丁超立方试验设计方法在该范围内设计并进行若干组不同工况下的稳态工况磨损试验,选取的载荷因素为摩擦副接触面正压力Fn、滑动速度U,然后通过响应面模型方法进行数据拟合,建立磨损系数K-工况Fn、U预测模型,表达式如下:
式中,c(i)(i=1,2,…,8)为模型系数,由数据拟合直接得到。
2.动载荷条件磨损修正系数模型
动载荷过程中既有加载又有加速工况,动载荷磨损修正系数Kd模型为(www.xing528.com)
式中,ΔK——磨损系数增量;
ΔFn/cycle——单位循环的接触面压强增量,Pa/循环;
ΔU/cycle——单位循环的相对速度增量,(m·s-1) /循环。
动载荷过程的磨损系数可看作每一循环过程中稳态因素磨损系数与动载荷因素磨损系数的总和,因此采用矩形加载的试验加载方法,进行动载荷模拟试验。依据拉丁超立方试验设计方法,进行若干组动载荷磨损试验。按照试验规范,每隔Δt分钟加减载荷、速度一次,共计加减NB次(NB=N+1,N为非负整数)。如果工况一定,即Fn、ΔFn、ΔU、U一定,也就是工况变化幅度、范围都不变,并且工况按相同强度增减的磨损影响是相同的,那么由动载荷引起的相对稳态工况状态的磨损系数K的增加量ΔK是不变的。
通过对拉丁超立方法设计的若干组试验进行数据处理和分析,可以得到磨损系数增量ΔK与各个工况的关系,然后通过最小二乘法进行拟合,得到式(11-31)的函数表达式:
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