船舶柴油机缸套/活塞环材料及其磨损控制研究进展

作为船舶柴油机的关键摩擦副,缸套/活塞环的性能直接影响船舶柴油机的整机性能、服役寿命、可靠性等。因此,开展缸套/活塞环磨损机理及磨损控制技术研究,有望在提升船舶节能减排、增强船舶运营可靠性和优化船舶经济效益等方面发挥重要作用。从缸套/活塞环材料发展、缸套/活塞环表面纹理技术、润滑油的润滑改性技术以及缸套/活塞环磨损状态监测技术4方面出发,详细总结了船舶柴油机缸套/活塞环材料及其磨损控制技术的研究进展,分析了各种技术的发展现状、应用优势和未来展望,可为从事船舶柴油机缸套/活塞环磨损控制技术研究的科研人员和工程技术人员提供参考。

缸套/活塞环摩擦学性能试验机的设计研究

根据缸套 /活塞环胶合失效试验研究的需求 ,设计了一台集试验、测量和控制于一体的往复式摩擦磨损试验机。该设备具有加热和温度控制功能 ,采用快速响应速度的微细热偶测量接触区温度 ,同时通过四臂电桥测电阻法测量缸套 -油膜 -活塞环之间的动态接触电阻 ,以反映接触区的润滑状态。试验表明该试验机性能稳定 ,可测物理量丰富 。

润滑油及减摩剂的氧化解聚对缸套/活塞环摩擦学特性的影响

研究了阶梯升温条件下缸套 /活塞环的摩擦学特性 ,并分别采用 FT- IR、L aser- Ram an谱仪及 X射线光电子能谱仪对摩擦磨损过程中润滑油及减摩剂 (Mo DTC)的摩擦化学变化进行了分析 .结果表明 ,基础油和含 Mo DTC的润滑油均可以保证摩擦副在较高温度下具有相对较低的摩擦系数 ,在阶梯升温过程中 ,摩擦系数曲线上出现μ值显著下降的峰谷 ,其特点与油样类型有关 .分析认为 :当采用含 Mo DTC的油样润滑时 ,摩擦系数曲线上出现的低温峰谷主要与 Mo DTC在摩擦磨损过程中分解成 Mo S2 有关 ;而高温峰谷的出现既取决于润滑油裂解为石墨碳的程度 ,也与Mo

润滑油粘度对缸套/活塞环摩擦学性能的影响

在内燃机实际运行中,润滑油的粘度直接影响到润滑油膜的状态,因而活塞环在缸套中不同位置时的摩擦、润滑状态各不相同。文中以缸套活塞环为研究对象,建立了润滑计算模型,并运用该模型对缸内压力、温度、油膜厚度和摩擦系数进行了分析。结果表明,润滑油膜厚度和摩擦系数随转速改变而发生变化,而剪切稀化导致润滑油粘度减小是引起该变化的主要原因。最后,通过对计算结果的分析,提出了适用于缸套活塞环的润滑油粘度指标。

柴油机缸套抗高温摩擦磨损技术研究

针对大功率密度柴油机缸套磨损失效问题,研究了激光网格化淬火与低温离子渗硫复合表面处理技术,对该技术制备的激光淬火-渗硫复合层高温摩擦学性能进行了研究。结果表明:该复合层由激光硬化带和渗硫层组成,具有良好的抗高温摩擦磨损性能。台架试验发现:该技术改善了缸套/活塞环之间的润滑效果,减少了发动机刚启动时机油润滑不良导致的异常磨损和运行时的高温粘着磨损,延长了发动机使用寿命。

磨合油对缸套-活塞环磨合过程的影响

在两种新型专用磨合油润滑条件下,对某型船用柴油机磨合过程中气缸套、活塞环的磨损失重和表面粗糙度这两个重要参量及摩擦系数随载荷、温度的变化规律进行了模拟试验研究,并与实际使用的普通CD40润滑油的试验结果进行了比较.研究结果表明,磨合过程中使用康胜专用磨合油可使摩擦副表面粗糙度快速下降,可有效地缩短出厂台架磨合试验的进程.而含金属陶瓷添加剂的CD40润滑油,在磨合过程中可显著减小摩擦副的磨损失重和摩擦系数,对避免磨合失效和提高内燃机的使用寿命是有益的.

弹性悬臂梁摩擦力测量机构的设计

摩擦力的测量始终是摩擦磨损试验机的重要组成部分之一。在自行开发的模拟缸套 /活塞环摩擦学性能的试验机中 ,采用弹性悬臂梁配合力传感器进行摩擦力的测量。推导了弹性悬臂梁测量摩擦力的公式 ,并用有限元软件分析了弹性悬臂梁的变形 ,确定了合适的截面形状。经试验验证 ,设计的摩擦试验机能够基本真实地反映缸套 /活塞环摩擦副的运动和摩擦学规律 ,具有较强的可信度。

基于接触电阻法的表面膜损伤研究

为了研究摩擦副中表面膜的形成和损伤状态,用接触电阻法对润滑条件下往复运动的缸套/活塞环摩擦副进行了试验研究,提出了可揭示表面膜状态的表征方法,并成功观测到了磨粒对表面膜的损伤及恢复过程。研究表明:变载条件下表面膜状态发生显著变化;表面膜的损伤和愈合是动态的竞争过程。接触电阻可反映表面膜的实时信息。

摩擦力测量机构的有限元分析设计

摩擦力的测量始终是摩擦磨损试验机的重要组成部分之一。设计实践中,涉及到测量原理、机构的选择及设计计算等一系列问题。通过比较几种常见的摩擦力测试机构的原理,介绍了采用有限元分析技术对笔者在设计过程中选用的一种弹性臂摩擦力测试机构进行结构设计,获得了较优方案。