温度对缸套-活塞环摩擦性能的影响

LNG燃料柴油机与传统燃料柴油机相比缸内燃烧温度更高。为探究不同温度下缸套-活塞环摩擦性能与温度的映射关系,设计室温和60、90、120℃4种不同温度,在相同载荷和转速下在往复式摩擦磨损试验机上对缸套-活塞环进行不同温度下的摩擦性能试验,通过测试摩擦过程中摩擦力的变化以及分析试验后缸套磨损表面形貌,探讨温度对缸套-活塞环摩擦性能的影响规律。试验缸套试样材质为耐磨合金铸铁,活塞环切片与缸套切片大小对应,材质为球墨铸铁。试验结果表明:随着温度的升高摩擦力呈现先减小后增大的趋势,与室温相比,60℃温度下摩擦力降幅为13.45%,且表现出较好的稳定性,但在120℃下摩擦力增幅为10.66%;试验工况下,60℃时缸套表面形貌参数均处于较优水平。研究表明,适当的温度环境对于摩擦配副之间的润滑性能有一定的促进作用,但温度过高会导致摩擦副的摩擦性能不稳定,破坏摩擦副间氧化膜,这不仅可能破坏润滑油膜的形成,也会影响摩擦副的磨损表面形貌。因此存在合适的温度使得缸套-活塞环的摩擦性能达到最优状态。

基于多压力变温实验的缸套-活塞环摩擦因数预测研究

为探究内燃机中缸套-活塞环摩擦副在复杂工况下的摩擦因数变化规律,根据实际工况下的温度和压力,使用SRV高温摩擦试验机模拟内燃机系统缸套-活塞环之间的往复式摩擦运动,获得不同温度和压力下的摩擦因数,并测试不同温度下润滑油的黏度。以摩擦接触面温度、载荷和润滑油黏度为输入,摩擦因数为输出,构建BP神经网络预测模型。结果表明,BP神经网络具有较高的预测精度,测试集误差值稳定在1%以内,满足工程精度要求。

改性纳米h-BN润滑油添加剂对缸套-活塞环摩擦学性能的影响

在缸套-活塞环摩擦副中,当活塞在上、下止点处为零速,难以形成油膜,且在气缸的高温工况下,其他部位的油膜也会被破坏,从而造成缸套-活塞环的摩擦功耗增加和磨损加剧。采用优质润滑油是提高缸套-活塞环润滑与摩擦特性的重要手段。制备改性纳米六方氮化硼(h-BN)颗粒并将其按不同质量分数分散至聚α-烯烃(PAO10)基础油中,使用R-tec摩擦磨损试验机开展不同载荷下的往复摩擦试验,通过观测摩擦因数、磨损体积和缸套磨损表面、磨损元素及三维形貌参数,研究改性纳米h-BN添加剂对缸套材料摩擦学性能的影响以及减摩抗磨润滑机制。结果表明:加入改性纳米h-BN添加剂可以显著降低缸套-活塞环摩擦副的摩擦因数,减少磨损量,加入质量分数0.25%的添加剂在50 N、3 Hz工况下可使摩擦因数降低33.87%,磨损体积降低23.32%;在载荷及摩擦热作用下纳米h-BN添加剂可以在磨损表面形成摩擦保护膜,可以改善缸套的表面粗糙度,创造优良的润滑环境,提升其摩擦学性能。

缸套-活塞系统润滑行为与动力学行为耦合分析

建立了缸套-活塞系统油膜润滑与动力学行为耦合分析模型,并用数值方法进行了仿真计算,用有限元法计算了缸体的结构动力响应;通过采用有限差分法求解平均雷诺方程计算了缸套和活塞间的流体润滑特性,并探讨了活塞二阶振动的影响;采用顺序耦合的方法计算了考虑缸套-活塞摩擦、润滑与缸体结构振动、活塞二阶振动耦合作用的缸套-活塞间最小油膜厚度变化、摩擦力及摩擦功耗等.同不考虑缸体振动时的相应分析和计算结果对比发现,缸体结构振动对油膜润滑特性具有重要影响.

柴油机缸套-活塞副磨损动态监测方法研究

选择柴油机缸套—活塞副运行工况中的磨损状态和磨损超限状态进行了研究。针对柴油机缸套—活塞副不同的磨损运行状态,利用机体表面振动及油样铁谱分析方法进行了研究。结果表明:柴油机缸套—活塞副处于不同磨损状态时,机体表面振动相应地变化,润滑油中磨损颗粒的成分、形貌及尺寸也会发生相应的变化;机体表面振动、铁谱分析方法可对缸套—活塞副磨损运行状态实现有效的监测,并为多信息融合技术提供方法和数据基础。

缸套微观形貌对缸套-活塞环振动及润滑性能的影响

摩擦副表面的微观几何形貌对缸套-活塞摩擦副性能有着较大影响,而该摩擦副的润滑性能直接与机身振动相关。通过在缸套表面加工坑、槽,在专用摩擦磨损试验机上进行试验,监测柴油机机身振动信号,对比分析不同转速、不同缸套条件下的活塞横向撞击情况,同时获取不同缸套的缸套-活塞环的摩擦学信息,并分析缸套形貌对摩擦性能的影响机理。结果表明,在缸套内表面加工一定的坑和槽,可以有效改善缸套-活塞环在高转速情况下的摩擦性能。

以润滑油膜为动力耦合件的内燃机缸套-活塞系统中动力耦合方程的建立及求解方法

本文通过分析内燃机缸套－活塞系统中的活塞运动的动力学行为，缸套－活塞裙部间的流体动压润滑及缸套的弹性动力学行为来研究缸套－活塞系统中的复杂的动力耦合问题。建立了一个以缸套－活塞系统中的动力润滑油膜为动力耦合件的用于描述整个缸套－活塞系统动力学行为的运动耦合方程组，并提出了求解此复杂方程组的数值解法。

车辆柴油机缸套-活塞环动载荷磨损分析与计算

为实现对重型车辆柴油机缸套-活塞环动载荷磨损仿真计算,通过分析柴油机动载荷工况特点及其对磨损的影响,基于稳定载荷及动载荷磨损试件表面形貌SEM分析,提出缸套-活塞环动载荷磨损简化机制。依据响应面拟合的方法和磨损试验数据,建立Archard磨损模型中磨损系数K基于载荷工况参数与形貌特征参数的预测公式,并通过两组动载荷磨损试验对磨损计算模型进行验证,结果表明:表面粗糙度计算误差为5.9%,磨损量计算误差为7.39%,磨损计算模型具有一定精度,能够用于车辆柴油机缸套-活塞环磨损仿真计算。

基于激光传感的缸套-活塞环油膜厚度检测

介绍了一种可用于高速、实时地测量运动物体位移的CCD激光位移传感器测量系统。该传感测量系统由位移激光探头、控制器、直流电源以及装有驱动软件的计算机组成。在缸套-活塞环试验台上模拟缸套-活塞环间的润滑油膜情况,并利用该实验装置实现基于激光位移传感的缸套-活塞环油膜厚度的测量。期待为缸套-活塞环配副润滑特性提供一种定量评价的方法。

柴油机缸套-活塞环摩擦磨损试验机设计及功能验证

设计并搭建TCLPR-1缸套-活塞环摩擦磨损试验机,进行两组工况相同的试验,实时采集试验过程中缸压、缸套温度、缸套-活塞环间油膜接触电阻、平均摩擦力、曲轴转速等信息,分析缸套-活塞环摩擦副的运动情况。结果表明:缸套-活塞环在本试验机的运行工况与实际相吻合,可通过本试验机对缸套-活塞环进行摩擦磨损试验研究。

缸套-活塞环的磨损分析与寿命预测

基于Archard黏着磨损模型,建立缸套-活塞环磨损模型,并设计仿真程序,对标定工况下PA6-280柴油机缸套-活塞的黏着磨损进行仿真分析。通过样机台架试验获得缸套-活塞环磨损试验数据,对试验和仿真数据进行比较分析,验证了仿真结果的准确性。引入柴油机工况因子建立磨损寿命预测模型,对PA6-280柴油机所有活塞环和气缸套的磨损寿命进行预测,预测结果与柴油机设计要求一致。

车辆发动机缸套-活塞环磨损失效分析

为实现对车辆发动机缸套-活塞环摩擦副磨损失效的全面分析和仿真计算,采用扫描电子显微镜观察大修发动机缸套-活塞环试样表面形貌,分析其磨损失效特征。依据发动机保险期实验及大修部件磨损失效检测数据,分析缸套-活塞环组件各磨损参数,采用Pearson相关分析方法,对缸套-活塞环组件各磨损参数与发动机功率、比油耗及其相互之间关系进行相关性分析和比较。结果表明:缸套磨损量与发动机功率变化量、比油耗变化量的相关程度高,且同其他磨损参数间的相关系数总值最大,确定缸套磨损量为缸套-活塞环组件磨损的特征参数。

润滑油中加入纳米氧化铝对缸套-活塞环摩擦副摩擦磨损特性的影响

在普通CD40润滑油中加入纳米氧化铝,研究了在不同载荷条件下对缸套活塞环摩擦副摩擦磨损特性的影响；用铁谱仪对试验油样进行了磨粒分析；用原子力显微镜对缸套试样表面的微观形貌进行了测试；用LAS-3000型表面分析系统对磨损表面进行了成分分析。结果表明：缸套-活塞环摩擦副在含纳米氧化铝的润滑油作用下,表现出优越的抗摩减磨性能,其效果随载荷的增大而增强；在高载荷作用下缸套试样表面形貌有了明显的改观,减小了摩擦阻力,降低了摩擦因数。

缸套-活塞环摩擦学性能模拟实验研究

为模拟内燃机缸套-活塞环运动,设计适用于缸套-活塞环的往复式摩擦性能试验台,由传动系统、加热系统、加载系统组成。根据系统中悬臂梁和活塞环专用夹具不同的使用要求,分别进行结构设计和有限元分析。结果表明,当实验条件达到预设极限值(加热温度130℃,摩擦力500 N)时悬臂梁和活塞环专用夹具均能满足使用要求。试验台使用二维力测力传感器,通过特殊装配设计,可同时测量摩擦力和法向负载。通过摩擦性能实验验证,缸套-活塞环在较低负荷(61.7、92.6、123.4 N)条件下,摩擦因数随转速的增大而急剧减小;在较高负荷(250.8、322.5 N)条件下,摩擦因数随转速的增大有所减小并逐渐趋于稳定状态。

基于格子波兹曼方法研究颗粒对缸套-活塞环油膜压力的影响

为了研究小于油膜厚度的固体悬浮颗粒对活塞环流体润滑的影响,该文从流场角度分析发动机缸套-活塞环的润滑区域,建立了缸套-活塞环润滑问题的格子波兹曼离散模型,基于雷诺边界条件的负压归零法,分析了油膜破裂时格子波兹曼方法(lattice boltzmann method,LBM)模拟润滑油流动的边界条件的处理方法,基于LBM对含有固体颗粒的润滑油流动进行流场分析,研究了多个颗粒对于活塞环润滑性能的影响。得到了颗粒位置、形状,以及在不同曲柄转角下对活塞环油膜压力的影响;分析了润滑区域的油膜速度分布,并与试验结果进行了定性的比较。结果表明,当颗粒距离活塞环较近时,对于活塞环附近的油膜压力场影响较大,而当颗粒距离活塞环较远时,颗粒的存在对于活塞环的油膜压力场影响较小;并且对于缸套-活塞环下止点磨损较严重的实验现象给予了理论分析。

纳米TiO2和Al2O3添加剂润滑油对缸套-活塞环摩擦磨损性能的影响

以普通5W-30润滑油作为基础油,按一定配比添加纳米Al_2O_3和TiO_2粉末,通过实验台架高度模拟缸套-活塞环的工作环境,研究不同载荷下纳米添加剂润滑油对缸套-活塞环摩擦副摩擦磨损特性的影响.使用二分力拉压传感器和数据采集系统测量及保存摩擦副的受力;用0.1mg精度电子天平测量摩擦前后活塞环的质量损失;用三维表面轮廓仪扫描试样表面形貌;用场发射扫描电镜对样本进行微观观察及能谱分析.实验结果表明,纳米Al_2O_3和TiO_2添加剂润滑油能够显著的改善缸套-活塞环摩擦副的摩擦磨损性能,同5W-30基础油相比,纳米Al_2O_3润滑油使摩擦副的摩擦因数和磨损率分别降低48.5%和21.6%,而纳米TiO_2润滑油则分别降低49.9%和37.6%,表面平整度及表面磨痕也相应得到改善.

基于声发射的缸套-活塞环摩擦信号特征分析

为实现对缸套-活塞环摩擦磨损状况的实时监测和对缺陷、故障的诊断,以缸套-活塞环往复试验机为研究对象,基于声发射技术,研究缸套-活塞环单周期内声发射信号特征参数值随曲柄转角的变化关系,进而对声发射信号特征进行分析。研究结果表明:缸套-活塞环单循环周期内的声发射信号成"双驼峰"形变化,上下止点位置信号强度最弱,运动行程中点附近声发射信号最强;随着转速增加,声发射特征参数RMS和绝对能量逐渐增加,在上、下止点附近增幅较小,在行程中点附近增幅较大;随着载荷的增加,在低速时RMS和绝对能量呈现出增大的趋势,但增幅逐渐减小,在高速时RMS和绝对能量呈现先增大后减小的变化趋势。

内燃机缸套-活塞环摩擦副激光表面微造型模拟与试验研究

以内燃机缸套-活塞环摩擦副系统为对象,对单脉冲同点间隔多次激光微造型的热作用过程进行数值模拟和试验研究,获得了激光脉冲次数和激光功率对45#钢靶材表面微凹腔形貌的影响规律。仿真和试验结果表明:随着激光脉冲次数的增加,微凹腔深度不断增加,金属熔液的重铸现象明显,表面加工质量下降;随激光功率的增加,微凹腔的深度增加幅度不大且趋于平缓,微凹腔外沿金属残渣增多,加工质量下降,光斑中心温度近似线性增加;在相同工况条件下,微凹腔的深度仿真结果与试验结果趋势基本一致,最大误差在8%以内,证明了该数值模拟方法的可行性和有效性。

汽车发动机缸套-活塞环摩擦副磨损及对策

本文分析了汽车发动机缸套－活塞环摩擦副的磨损特点,探讨其磨损的机理,提出了减少摩擦、控制磨损的具体措施。

内燃机缸套-活塞环弹流润滑数值分析

建立了内燃机缸套-活塞环弹流润滑数学模型,在模型中综合考虑了润滑油的变粘度效应、变密度效应、缸套-活塞环的弹性变形效应、表面粗糙度效应、活塞横向运动所产生的侧向力载荷等因素.应用先进的弹流润滑数值求解方法——多重网格法,编制了求解和仿真程序.通过该程序,可以得到内燃机缸套-活塞环弹流润滑特性以及各因素对弹流润滑特性的影响,为内燃机的优化设计及摩擦磨损预测奠定了基础.