【摘 要】
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柱塞作为柱塞泵中的核心部件,在高速高压的工况下,运动过程中,往往会产生一定的偏心,导致与缸体之间油膜破裂,进而会与缸体产生直接接触,造成柱塞表面的磨损,严重影响柱塞泵的使用寿命。本文基于激光烧蚀微织构技术,对柱塞表面进行织构化处理,改善摩擦性能,主要工作如下:（1）基于数值仿真,研究不同转角下柱塞与缸体之间的油膜厚度及油膜压力分布情况,建立柱塞压力分区模型,并对高油压区进行微织构优化设计,探讨微织
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柱塞作为柱塞泵中的核心部件,在高速高压的工况下,运动过程中,往往会产生一定的偏心,导致与缸体之间油膜破裂,进而会与缸体产生直接接触,造成柱塞表面的磨损,严重影响柱塞泵的使用寿命。本文基于激光烧蚀微织构技术,对柱塞表面进行织构化处理,改善摩擦性能,主要工作如下:（1）基于数值仿真,研究不同转角下柱塞与缸体之间的油膜厚度及油膜压力分布情况,建立柱塞压力分区模型,并对高油压区进行微织构优化设计,探讨微织构参数对油膜厚度、油膜压力影响规律。结果表明:高油压区微织构设计能够提升不同转角下的油膜峰值压力,织构化油膜厚度较无织构油膜厚度有所减小,通过提升油膜压力,进而提高油膜承载力,有助于柱塞进入流体润滑状态,织构直径0.3 mm,织构间距0.8mm,织构深度60μm能够最大化的提升油膜压力。（2）基于激光烧蚀实验,研究激光烧蚀柱塞材料GCr15钢形貌变化及其物相变化机理模型,为微织构尺寸可控制备提供依据。结果表明:激光烧蚀GCr15钢分为四个阶段,第一阶段:激光能量密度较低时,其烧蚀形貌为微凹坑,在微凹坑底部边缘有少量熔凝物,熔凝物物相成分主要为碳化物;第二阶段:激光能量密度增大,熔凝物逐渐堆积,微凹坑形貌转变为微凸起形貌,碳元素及合金元素逐渐富集,形成更多碳化物;第三阶段:激光能量密度进一步增大,形成凹坑形貌,碳化物较第二阶段变少;第四阶段:激光能量密度达到最大,凹坑形貌变得极为不规则,碳化物较前三个阶段显著增多。（3）在摩擦磨损实验的基础上,基于响应曲面法,探讨最优微织构参数,建立微织构改善柱塞副表面润滑状态分布模型及分析摩擦磨损机理。结果表明:织构直径为0.3 mm、织构间距0.8 mm、织构深度60μm具有最优的摩擦性能,验证了数值仿真模型的准确性。通过分析发现,最优微织构参数改善了压油区（3°、90°、145°）柱塞的摩擦性能（摩擦系数、磨损量、分形维数）,在半干摩擦条件下微织构通过储存磨粒改善表面摩擦性能,在边界润滑条件下通过二次润滑以及混合润滑条件下微流体动压润滑效应开始起作用,在流体润滑条件下微流体动压润滑效应起主要作用。
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