船舶柴油机缸套材料磨合磨损表面质量综合评价方法的研究

论文摘要

磨合是柴油机生产制造过程中的一个重要环节，对于船舶柴油机尤为如此。船舶柴油机工作条件恶劣，良好的磨合能避免早期故障的发生，从而保证其在服役期间高效，稳定的工作。 良好的磨合是建立在合理的磨合程序及准确的磨合质量评价基础之上的。由于表面形貌分析方法在磨合质量评价中的重要性，本文选取柴油机中具有代表性的一对摩擦副——缸套-活塞环摩擦副进行试验，并以不同转速下的磨合表面形貌作为对象，展开了一系列的分析和研究。 以S50MC船舶柴油机使用的缸套，活塞环上截取的材料为试样，通过在MMW-1立式万能摩擦磨损试验机上进行磨合模拟试验，获得了相同载荷不同转速下的磨合表面形貌图像。首先应用传统表面粗糙度理论中的纵向参数—Ra和Rz，横向参数—S和Sm，以及表面轮廓特征曲线Tp对磨合表面轮廓曲线做了综合的评价；然后，将图像处理中的图像分割技术应用于表面形貌分析，应用最大类间方差法得到评价参数—支撑比Rs和Hue-Rs曲线，从磨合接触面积这一角度对磨合质量做出了评价：最后，将分形理论引入磨合表面评价，分别通过差分盒维数法计算分形维数FDB和面积因子K，变换法计算分形维数FDv，从磨合表面的复杂性这一角度评价磨合质量。 试验结果表明：通过表面粗糙度参数，图像分割技术和计算分形维数可以从不同的角度对缸套表面的磨合质量做出综合评价。尤其是图像分割技术和分形理论计算的结果，因其对三维表面进行了评价，所以结果更具代表性和准确性。本试验中所应用的方法可以进一步推广到其它摩擦副表面质量评价，并可结合油液分析技术和振动分析技术，以更为快捷，准确地评价柴油机的磨合质量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 柴油机缸套-活塞环磨合的必要性
• 1.2 影响磨合质量的主要因素
• 1.2.1 摩擦副表面性质对磨合质量的影响
• 1.2.2 发动机负荷对磨合的影响
• 1.2.3 发动机转速对磨合的影响
• 1.2.4 润滑介质对磨合的影响
• 1.3 磨合质量评价方法
• 1.3.1 油液分析技术
• 1.3.2 表面形貌分析
• 1.3.3 振动分析
• 1.4 材料表面形貌分析方法的研究
• 1.4.1 表面形貌测量仪器的发展
• 1.4.2 表面形貌表征方法的研究
• 1.5 本文的主要内容
• 第2章 船用柴油机缸套-活塞环材料磨合模拟试验
• 2.1 试验设备及仪器
• 2.1.1 磨损试验设备
• 2.1.2 试验测量仪器
• 2.2 试样制备
• 2.2.1 上试样
• 2.2.2 下试样
• 2.2.3 润滑油理化指标
• 2.3 试验方案
• 2.4 试验结果
• 2.4.1 磨损失重
• 2.4.2 磨损烈度
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于表面粗糙度分析的缸套磨合表面形貌分析
• 3.1 表面粗糙度理论
• 3.1.1 基本术语
• 3.1.2 表面粗糙度主要评定参数
• 3.2 试验结果与分析
• 3.2.1 试验结果
• 3.2.2 结果分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 基于图像分割技术的缸套磨合表面形貌分析
• 4.1 数字图像基础
• 4.2 图像分割原理及方法
• 4.2.1 图像分割的定义
• 4.2.2 图像分割方法
• 4.3 缸套表面形貌图像的Ostu法阈值分割
• 4.4 试验结果与分析
• 4.4.1 试验结果
• 4.4.2 试验结果分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于分形理论的缸套磨合表面形貌分析
• 5.1 分形理论基础
• 5.1.1 分形的定义
• 5.1.2 豪斯道夫维
• 5.1.3 分形维数的测量
• 5.2 缸套材料磨合表面分形维数计算
• 5.2.1 差分盒维数 DBC求分形维数
• 5.2.2 变换法求分形维数
• 5.3 试验结果与分析
• 5.3.1 试验计算结果
• 5.3.2 结果分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 缸套磨合表面质量评价方法的综合分析
• 6.1 评价方法可靠性分析
• 6.2 评价方法准确性分析
• 6.3 本章小结
• 全文总结与展望
• 1. 全文总结
• 2. 工作展望
• 参考文献
• 附录 表面粗糙度测量值
• 攻读学位期间公开发表论文
• 致谢
• 研究生履历