低黏度润滑油对重型商用柴油机节能减排和可靠性的影响研究

从摩擦损失和泵送功耗两个方向论证了低黏度润滑油的有效性;从仿真计算和摩擦学试验两个手段探测了低黏度润滑油的可行性;从经济性、排放性、可靠性3个维度验证了低黏度润滑油对重型商用柴油机的影响。经济性主要通过倒拖摩擦功和万有油耗进行对比评价;排放性主要通过WHTC排放循环和机油耗进行对比评价;可靠性主要通过台架耐久和路试验证进行对比评价。结果表明:摩擦功可降低3.6%~12.5%;燃油经济性受负荷影响显著,常用工况区可节油(1~2)g/(kW·h);NO_(x)和PM排放几无影响;24 h机油耗影响差异在5%以内;耐久过程中机油压力及漏气量波动率符合限值要求、油液监测数据正常;耐久后关键摩擦副表观正常,磨损变化量小,在可靠性接受范围内;市场验证节油效果在6.41%左右,且换油期未受影响。研究结论对于双碳目标的完成和低黏度润滑油的推介应用尤其是在售成熟机型切换提供了数据依据。

Modeling and analysis of oil frictional loss in wet-type permanent magnet synchronous motor for aerospace electro-hydrostatic actuator

To improve the power density and simplify the seal structure,the Wet-Type Permanent Magnet Synchronous Motor(WTPMSM)technique has been applied to aerospace Electro-Hydrostatic Actuators(EHA).In a WTPMSM,the stator and the rotor are both immersed in the aviation hydraulic oil.Although the heat dissipation performance of the WTPMSM can be enhanced,the aviation hydraulic oil will cost an extra oil frictional loss in the narrow airgap of the WTPMSM.This paper proposes an accurate oil frictional loss model for the WTPMSM,in which the wide speed range(0–20 kr/min)and the narrowness of the airgap(0.5–1.5 mm)are its features.Firstly,the mechanism of the oil frictional loss in the airgap of the WTPMSM is revealed.Then an accurate oil frictional loss model is proposed considering the nonlinear influence caused by the Taylor vortex.Furthermore,the influence of motor dimensions on oil frictional loss is analyzed.Finally,the proposed oil frictional loss model is verified by experiments,which provides a guideline for engineers to follow in the WTPMSM design.

节能桥油开发及台架测试

本文旨在开发一种可以提升重负荷驱动桥传动效率的节能型桥油,分别在MTM微牵引力试验机和FZG齿轮试验机上对传动效率提升进行了相关的试验研究。测试对比了多种试验条件下参比油和测试油对系统摩擦因数和扭矩损失的影响,证明了测试油具有良好的减摩抗磨作用。采用驱动桥传动效率台架试验更进一步证明了测试油对传动效率的提升效果。

微型无油滚动转子压缩机的动力特性与摩擦损失分析

微型滚动转子压缩机的无油化带来的摩擦损耗问题不容忽视,研究其摩擦损耗分布规律及其改进措施对提高压缩机效率至关重要,为此,对微型无油滚动转子压缩机主要摩擦副进行了变工况、变结构的摩擦功耗研究。首先,建立了微型无油滚动转子压缩机动力学分析的数学模型;然后,对微型无油滚动转子压缩机主要部件的受力进行了特性分析,并计算获得了主要摩擦副摩擦功耗随主轴转角的变化规律;最后,分析了排气压力、滑片厚度、偏心率和相对气缸长度对微型无油滚动转子压缩机主要摩擦副摩擦功耗及其占比的影响规律。研究结果表明:排气压力从1100 kPa提高至1800 kPa,压缩机总摩擦功耗升高了67.7%;滑片厚度从1 mm提高至3 mm,总摩擦功耗仅升高了32.8%;偏心率从0.06提高至0.2,总摩擦功耗升高了121.5%;相对气缸长度从0.25提高至0.6,总摩擦功耗升高了31.9%。根据分析结果可得出结论:微型无油滚动转子压缩机的偏心率的取值在0.14左右最为合适,优化偏心率对改善微型无油滚动转子压缩机的摩擦损失效果最明显,其次是改变滑片厚度,最后是改变相对气缸长度。

基于缸套失圆的活塞环结构参数对密封与摩擦性能的影响研究

以某非道路高压共轨柴油机为研究对象,采用仿真和测试相结合的方法,建立了整机耦合装配模型与活塞环组动力学模型,研究了干式缸套的失圆变形。在考虑缸套失圆变形的基础上,研究了活塞环结构参数对窜气量、机油消耗量和摩擦损失的影响,并通过正交设计方法进行了活塞环径向弹力、开口间隙和侧向间隙对窜气量、机油消耗和摩擦损失的影响研究。研究结果表明,活塞环结构参数中,二环径向弹力、二环开口间隙和顶环侧向间隙对窜气量的影响最大,油环径向弹力、二环开口间隙和顶环侧向间隙对机油消耗量的影响最大,油环径向弹力、油环开口间隙和油环侧向间隙对摩擦损失的影响最大。

油摩损耗对电潜泵用永磁电机流固耦合传热计算的影响

电潜泵用永磁电机工作在高温高压的特殊环境下,采用润滑油作为潜油电机的润滑和冷却物质,润滑油随着转子在气隙中运动。以往研究只考虑了转子油摩损耗,然而相比于空冷、水冷等冷却方式,油冷时,润滑油黏度较大的特性是不可忽略的因素。且电潜泵用电机转速较高,润滑油对定子侧产生的油摩损耗是否可以忽略及其对电机温升的影响需进一步探究。因此,以一台15 kW潜油永磁电机为例,推导出了定子油摩损耗近似解析式,提出了定子油摩损耗与转子油摩损耗的关系规律。基于计算流体力学和流固耦合传热理论,研究了气隙处流体流动特性,证明了定子油摩损耗近似解析式的准确性,得出了电机各部件温升分布,并分析了定子油摩损耗对电机的温升影响。

计及齿槽作用及杯型转子结构影响的油摩损耗解析计算

针对传统浸油冷却轮毂电机油摩损耗解析式未考虑齿槽作用,以及轮毂电机与减速器集成设计时转子轭部内凹形成杯型结构的影响而导致油摩损耗计算误差较大的问题,提出了改进解析模型。首先,根据轮毂电机定子齿槽结构及尺寸,将气隙分为齿部和槽口两个部分,分别建立两者单独作用和综合作用下的气隙油摩损耗的解析模型;其次,根据轮毂电机转子结构特点,将其划分为结构规则的不同区域,分别建立各个区域的端面油摩损耗解析模型,两者综合作用形成总油摩损耗;最后,通过基于CFD的流场仿真值、搅油测试实验值与解析计算值对比,新型解析计算方法较传统方法在杯型转子端面油摩损耗方面计算精度平均提高了6.55%,在考虑齿槽作用下气隙油摩损耗最大计算精度提高了12.6%,在不同温度条件下总油摩损耗计算精度平均提高了5.72%,验证了解析模型准确性。

潜油电机设计方法研究及验证

潜油电机是一种立式工作的特殊三相异步电动机,其结构细长,定转子采用分段结构,每两段定转子之间分别装有隔磁段和扶正轴承。显然普通三相异步电机的设计方法难以适用于潜油电机。修正了潜油电机端部漏抗和隔磁段漏抗的计算方法,并采用流体力学的基本理论,推导出了转子与润滑油之间的油摩损耗的计算公式,计算了扶正轴承中的涡流损耗,改进了潜油电机的设计方法。设计制造了两台样机,一台装有隔磁段,另一台没有隔磁段,旨在考核分段处结构对电机电磁参数和性能指标的影响。实验结果验证了所改进设计方法的正确性,同时得到隔磁段对电磁参数和性能存在较大影响,设计时应充分考虑。

基于动力学和摩擦学耦合的柴油机轴系润滑特性分析

在考虑曲轴轴颈和轴承变形及其表面粗糙度的基础上,采用有限元法和有限差分法相结合计算油膜特性,在分析的过程中采用基于模态压缩法的多体动力学和前两种方法耦合.得到了700～1,500,r/min范围内的5个转速不同曲轴转角下的主轴承最小油膜厚度、最大油膜压力和某个转角下的轴承油膜压力分布和机油填充率.同时也得到了10,μm～40,μm范围内的初始轴系间隙下最大油膜压力、最小油膜厚度和最大摩擦损失变化趋势.结果表明,最小油膜厚度和最大油膜压力出现在不同的曲轴转角,主轴承上的油膜压力的分布与机油的填充率有关.随着初始轴系间隙从10,μm增加到40,μm,最大摩擦损失一直在减小,且这个过程轴承最大摩擦损失减少了大约4,kW.

汽车发动机机油添加剂减摩节能效果的试验研究

本文通过对汽车发动机缸套与活塞环摩擦副试样在机油中含与不含添加剂的润滑条件下进行静摩擦系数测定与快速磨损试验以及发动机台架负荷特性对比试验,探讨了车用发动机机油添加剂的减摩节能效果.

机油添加剂对改善汽车发动机润滑性能的研究

本文叙述了汽车发动机活塞环部的润滑问题与各种机油添加剂的工作机理和用途,并通过发动机台架实验探讨两种机油添加剂的减摩节油效果。

低黏度润滑油对汽油机经济性及耐久性能影响研究

利用发动机台架试验对比了测试油SN 0W20与参比油SM 5W30对发动机燃油经济性的影响,结果表明,采用低黏度润滑油能降低整机的机械摩擦损失约3.4%~5.7%,全工况燃油消耗率降低1%~3.5%。使用低黏度SN 0W20润滑油进行耐久试验,耐久试验后发动机性能进行测试和润滑油理化指标与元素含量分析的结果表明,发动机耐久试验后各摩擦副磨损量较小,性能下降幅度在正常范围内,0W20黏度等级可满足发动机耐久性要求。

新型机油添加剂的试验研究与技术经济分析

简述发动机机油添加剂的主要种类、性能和工作原理,阐述了在发动机台架上对ZY156FMI汽油机使用含与不含5%新型机油添加剂的15W/40机油时所进行的等同工况下负荷特性和外特性对比试验。检测结果表明:新型机油添加剂使发动机转矩提高了7%、节省油耗约9%、CO和HC的排放浓度各降低约20%、而NOX的排放则增加了约30%。最后分析了推广应用新型机油添加剂所带来的经济效益和社会效益。

非牛顿原油的管道摩阻特性

通过分析具有假塑性流体特性的原油在加热输送管道中的摩阻损失特点,提出了随输油温度降低,非牛顿原油摩阻损失下降的临界有效管流剪切率的概念和计算公式。相对牛顿流体,当流量增大时,非牛顿原油的摩阻损失增加幅度减小,并且原油流变指数越小,这种趋势越大;对于热输非牛顿原油管道,管道的临界有效管流剪切率只与所输原油的性质有关。

油基钻井液在番禺30-1气田大位移井中的应用

番禺30-1气田地层疏松、渗透性强,容易发生井漏、遇阻、卡钻等复杂情况,因此室内通过选用PF-MOEMUL-H乳化剂(该乳化剂兼有主乳化剂、辅乳化剂和润湿剂的功能),优选出一种油基钻井液基本配方,并对该体系做了进一步的优化,给出了陆地配制和现场使用的油基钻井液配方。室内评价及现场应用结果表明,该油基钻井液具有较好的流变性、沉降稳定性和润滑性能;添加石墨等润滑剂能进一步改善该油基钻井液的润滑性,降低钻进扭矩和摩阻,降低顶驱等关键设备的故障率;通过使用加有封堵、成膜材料的该钻井液,解决了番禺30-1气田由于存在断层和裂缝发育而发生井漏的难题,同时井壁更加稳定。

润滑油对发动机曲轴摩擦功影响的仿真与试验研究

以某直列3缸汽油机为研究对象,利用AVL EXCITE软件建立了曲轴多体动力学仿真模型,通过台架试验,验证了该仿真模型的正确性,在此模型基础上分析了润滑油温度、供油压力以及润滑油种类对发动机曲轴摩擦功的影响规律。研究表明:指定条件下的曲轴摩擦损失功率仿真结果为106.6 W,台架试验结果为102 W,误差在5%以内,表明仿真模型具有相当的精度;当润滑油供油温度从40℃升高到110℃时,曲轴摩擦损失功率减小到最低,约为104W,当温度超过110℃后,摩擦损失增加,当温度上升到150℃时,摩擦损失功率达到140W,润滑条件急剧恶化;当轴承主油道入口压力从0.31 MPa增加到0.4 MPa时,曲轴摩擦功率减小约10 W,且供油温度较低时润滑油供油压力对曲轴摩擦功率影响较大;曲轴摩擦功率随黏度的提高而增加,供油温度较低时,润滑油黏度对曲轴摩擦功率的影响较大。

水平管油水两相流摩擦阻力特性实验研究

本文对水平管内油水液液两相流的摩擦阻力压降特性进行了实验研究。水平管实验段由有机玻璃管制成,内径为40mm。根据油水两相流流型的不同,通过建立物理模型或对实验数据的整理得到了各种典型流型下的摩擦阻力压降计算式。揭示了摩擦阻力压降随混合物速度和体积含水率等的变化规律。

不同工况下丁腈橡胶的摩擦磨损机理

为了合理选择螺杆泵定子橡胶材料以提高螺杆泵的使用寿命,分析了不同工况下丁腈橡胶与金属配副的摩擦磨损机理.采用MPV-600环块式摩擦磨损试验机对不同炭黑质量分数的丁腈橡胶在变载荷情况下进行摩擦磨损试验,利用体视显微镜观察橡胶磨损后的表面形貌,使用红外光谱仪分析表面官能团变化.试验结果表明:干摩擦情况下,磨损量在一定炭黑质量分数范围内随其增加而减小,磨损机制为黏着磨损和磨粒磨损;水润滑情况下,由于水的润滑及冷却作用,炭黑质量分数适中的橡胶耐磨性最好,磨损机制为磨粒磨损;原油润滑低载荷情况下,磨损量几乎不受炭黑质量分数的影响,而高载荷情况下,炭黑质量分数越高,磨损量越小,其磨损机制以腐蚀磨损为主.

激光织构GCr15钢油润滑摩擦磨损性能试验

采用DP-75F型半导体泵浦激光打标机,在高碳铬轴承钢GCr15表面进行了激光微织构加工,然后在MFT-5000型多功能在线测量材料摩擦磨损试验机上对织构试件进行油润滑条件下的摩擦磨损性能试验。研究了方孔、圆孔和三角孔微造型的面积率、孔深等几何参数以及载荷、摩擦副往复运动频率等工况条件对油润滑条件下的GCr15表面摩擦磨损特性的影响。结果表明:油润滑条件下存在最优的微造型面积率和孔深,使GCr15造型表面的摩擦系数最小、磨损量最少,载荷越大,摩擦系数和磨损量越大,摩擦副往复运动频率越大,摩擦系数减小,磨损量增大;圆孔织构表面的摩擦磨损性能明显优于方孔和三角孔织构表面。

预应力钢束灌油对改进摩擦系数的影响和预应力损失的监测

结合秦山核电二期安全壳结构预应力灌油工程 ,介绍了预应力钢束管道灌油对改进预应力钢束导管内的摩擦及预应力的重新分布的影响 ,有效地解决了结构预应力损失长期监测的问题 。