柴油机活塞环润滑油膜厚度超声波测量方法研究

活塞组件-缸套摩擦副位置处良好润滑状态能够保障柴油机的稳定运行,润滑油膜厚度能够对其润滑状态进行判断。因此本文以润滑油膜厚度为测量目标,基于等效弹簧模型超声波测量原理对活塞环位置处润滑油膜厚度开展实验研究。搭建了润滑油膜厚度超声测量实验平台,通过实验证实了超声方法的测量能力。构建了柴油机活塞环润滑油膜厚度测量方案,设计并搭建了活塞环润滑油膜厚度动态测量系统,对不同转速下的润滑油膜厚度进行了实验测量。通过对实验数据进行处理,在活塞环处测得了2.2~3.9μm的润滑油膜厚度,并且随转速增加,油膜厚度呈现增大趋势,证实了该方法的可行性。

发动机缸孔椭圆开口偏置类抛物线微织构研究

为探究更有利于提高汽车发动机活塞环/缸套摩擦副性能的微织构,在某发动机活塞环/缸套摩擦副设计椭圆开口偏置类抛物线微织构,综合运用CCD实验设计和响应面优化理论,采用CFD方法研究该微织构特征参数对活塞环/缸套摩擦副摩擦因数和承载压力的影响规律;建立相应的数学模型,并运用鲸鱼优化算法对微织构参数进行多目标优化设计。结果表明:微织构参数对活塞环/缸套摩擦副摩擦因数程度由大到小依次为密度、长半轴、深度、偏置量、短半轴,对承载压力的影响程度由大到小依次为密度、深度、偏置量、长半轴、短半轴;所建相应数学模型具有足够的精度,可用于依据微织构特征参数对摩擦副相关性能的准确预测。得出的微织构最优参数为:椭圆长半轴390μm,短半轴108μm,偏置量139μm,深度42μm,织构密度0.69。与未织构摩擦副相比,按照最优微织构参数织构化的活塞环/缸套摩擦副的承载压力提升了2.67%,摩擦因数降低了32.1%。

润滑油缺失工况下不同活塞环涂层对缸套摩擦磨损对比研究

为研究润滑油缺失工况下不同活塞环涂层在不同温度下与缸套的摩擦学性能,选取5种商用活塞环涂层,利用扫描电子显微镜观察不同涂层的截面形貌,利用往复式摩擦磨损试验机,在润滑油缺失工况下,分别在常温、200℃和350℃条件下进行摩擦磨损试验,利用轮廓仪和光学显微镜分别观察摩擦试验后的磨损量和磨痕形貌。结果表明:CrN基涂层和CKS涂层主要为黏着磨损,对缸套磨损大,不同温度下摩擦学性能稳定;含DLC涂层主要为磨料磨损,常温摩擦因数小,高温下不同涂层有较大差异,其中CDC+DLC涂层综合性能最佳。

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。

高硅铝合金缸套材料摩擦学性能研究

采用坦克专用机油润滑的往复式摩擦磨损试验方法,分别进行喷射沉积高硅铝合金缸套材料与发动机成品活塞环材料摩擦配副的油品试验、与各类成品活塞环材料的摩擦配副试验。摩擦配副的油品试验结果表明,低温型油品润滑比高温型及通用型油品润滑的磨损量、摩擦因数均小;活塞环摩擦配副试验结果表明,高硅铝合金磨损量及摩擦因数均较小,其中与准126激光陶瓷活塞环、磷化YH31活塞环摩擦配副效果更优。分析表明,高硅铝合金的摩擦学机制是软基体上分布的高硬度质点相起到耐磨与支撑作用,软基体磨下的凹坑具有储油与润滑作用。

活塞环表面微坑电解加工技术的基础研究

研究表明摩擦副表面的织构可以有效地改善表面摩擦学性能,提出了采用阴极掩模微细电解方法在活塞环表面加工阵列微坑的加工工艺。试验研究了不同绝缘层厚度和加工电压对曲面微坑尺寸的影响。选用优化的加工参数,进行了曲面微坑电解加工试验,在活塞环表面得到平均直径为250μm,深度为10μm的阵列微坑。参照发动机中活塞环/缸套摩擦副的工作原理,采用该加工方法加工出表面面积率不同,深度不同的多个活塞环试样进行摩擦试验。试验结果表明,与光滑曲面相比,带有适当面积率和深度的阵列微坑的试样表面可以有效地降低摩擦因数,起到抗磨减摩的作用。

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。

内燃机活塞环－缸套摩擦功耗的设计计算方法之研究

以往在计算内燃机活塞环－缸套摩擦副的摩擦功耗时，只是计算活塞环与缸套之间流体润滑剂的粘性剪应力，这显然不能客观地反映出该摩擦副的润滑状态。实际上，活塞环－缸套间的摩擦力产生于两个方面，一是粘性流体的剪应力，二是摩擦界面相互接触峰元的剪切作用。然而截至目前，针对这两方面进行全面分析研究的报道却还很少，因此，为了给低摩擦功耗环组的设计提供科学依据，基于对活塞环在运动过程中润滑状态的分析，提出了一种适用于不同类型内燃机设计计算的活塞环－缸套摩擦功耗的计算方法，并以其对现有结构的Ｓ１９５柴油机活塞环－缸套摩擦副的摩擦功耗进行了计算，同时还对影响摩擦功耗的因素作了考察与讨论，利用台架试验测量油膜厚度的方法对这种算法进行试验验证的研究结果表明，理论值与实测值吻合得很好。

用SRV试验机评价柴油机油摩擦磨损性能

采用SRV 4型摩擦磨损试验机为试验平台,以某商用车公司提供的发动机缸套-活塞环截取件作为摩擦副试验件,以15W-40 CF-4和15W-40 CI-4发动机油为润滑介质,建立评价柴油机油摩擦磨损性能的模拟试验方法,并使用该方法对油品配方中减摩剂的区分性及不同材质活塞环与润滑油的适配性等进行考察。试验结果表明:建立的模拟试验方法能较好地区分出具有优异抗磨性能的柴油机油,同样对油品配方中减摩剂和不同材质活塞环与润滑油适配性等有着较好的区分性,可以作为润滑油品开发者和OEM汽车厂家对油品配方开发和摩擦副材质筛选的模拟评价手段。

对缸套-活塞环材料在往复滑动中摩擦系数的试验研究

为了研究机车柴油机缸套—活塞环材料的摩擦学性能，我们设计并制定了一台往复式摩擦磨损试验机．该试验机可在一定范围内实行载荷、速度、润滑量的单因素控制，并可同时定性和定量的显示运动中的摩擦力大小．利用该试验和对美国ＧＥ公司采用的软氮化铸铁缸套—表面镀铬铸铁活赛环材料进行了摩擦学性能的试验研究，得出了该配对副在往复滑动中摩擦系数随载荷和速度变化的关系曲线．

摩擦磨损试验机模拟活塞环-缸套摩擦行为的功能开发

参考活塞环-缸套的实际运行条件,结合SRV-4摩擦磨损试验机自身的性能特点和工作原理,通过开发设计,增加合理的硬件及软件测试条件,实现摩擦磨损试验机模拟活塞环-缸套摩擦行为的功能.系统测试结果表明:功能开发后的摩擦磨损试验机可在较短时间内获得活塞环-缸套摩擦副性能优劣的试验数据,满足快速、直观评价活塞环-缸套的摩擦磨损性能的需要,在活塞环-缸套摩擦副研究中具有重要的应用价值.

缸套-活塞环材料摩擦系数的试验研究

为了研究机车柴油机缸套活塞环材料的摩擦学性能，我们设计并制造了一台往复式摩擦磨损试验机。该试验机可在一定范围内实行负荷、速度,机油量的单因素控制，并可同时定性和定量地显示运动中的摩擦力大小．我们利用该试验机对美国GE公司采用的软氮化铸铁缸套-表面镀铬铸铁活塞环材料进行了摩擦学性能的试验研究，得出了该配对副在往复滑动中摩擦系数随负荷和速度变化的关系曲线．

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。

缸套-活塞环零部件模拟磨损试验方法

随着内燃机强化技术和排放标准的提高，对缸套-活塞环配对副的耐磨性要求也更加严格，同时近年来再制造和再修复技术以及各种功能性润滑添加剂的研究，对缸套和活塞环零部件的评价方法也提出更加迫切的要求。基于磨损试验的模拟准则和试验方法，在往复式摩擦磨损试样试验机的基础上，设计了一套模拟活塞环背压的弹性膨胀加载方法，解决了缸套活塞环零部件摩擦磨损的关键技术，并制备了缸套-活塞环零部件摩擦磨损试验机。试验表明，这是一种快速、经济、准确的评价方法。

缸套—活塞环材料在往复滑动中摩擦系数的试验研究

为了研究机车柴油机缸套活塞环材料的摩擦学性能,我们设计并制造了一台往复式摩擦磨损试验机。该试验机可在一定范围内实行载荷、速度、润滑量的单因素控制,并可同时定性和定量的显示运动中的摩擦力大小。我们利用该试验机对美国GE公司采用的软氮化铸铁缸套—表面镀铬铸铁活塞环材料进行了摩擦学性能的试验研究,得出了该配对副在往复滑动中摩擦系数随载荷和速度变化的关系曲线。

活塞环-缸套摩擦磨损模拟实验方法研究

提出了一种评价活塞环－缸套摩擦磨损性能的快速模拟实验方法，研制了往复式模拟摩擦磨损实验机，载荷、速度等实验参数和摩擦力、总磨程等实验结果的测试装置及其计算机数据采集处理系统．实验直接采用被测的活塞环和缸套作为试样，这不仅使模拟实验更接近实际情况而且大大减少了试样制备的工作量．以表面涂覆Ｔｉ－ＴｉＮ耐磨涂层的４９２发动机活塞环及与其配副的缸套为试样进行了重复性实验，结果表明：用质量法测量的磨损量最大相对误差＜８．５％；摩擦力的最大相对误差＜２％．

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。

内燃机缸套-活塞间动态摩擦力与侧向力相干性的试验研究

为了测量缸套活塞之间的摩擦力响应,采用浮动缸套法设计搭建了缸套活塞摩擦力倒拖测量系统,通过台架试验获取了多种转速工况下缸套活塞组件间的摩擦力和侧向力曲线,并用连续小波变换对实测数据进行了时频分析。结合缸套模态分析对实测信号频域信息进行理论解析,结果表明:缸套摩擦力波动特性与其结构固有模态有关。

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。