机车柴油机极低摩擦环境构建及应用

机械摩擦副的摩擦磨损是影响设备运行状况、使用效率、服役寿命、能源利用率以及排放物水平的重要因素。提出金属表面自适应增材强化技术工程概念,可以实现机车柴油机金属摩擦副表面极低摩擦状态的在线自适应构建。将功能材料在线介入摩擦接触区域,借助摩擦能量激发功能材料与运动副界面交互作用,通过摩擦化学反应、物理削峰填谷及机械抛光效应,实现摩擦副接触表面的强化改性和自适应增材,自动补偿磨损超差,动态优化配副间隙,靶向修复磨损区域,在固液多元复合润滑状态下实现表面磨损和增材补偿的动态平衡,构建运动副间极低摩擦、极小磨损的运行状态。在机车柴油机中应用表明,金属表面自适应增材强化技术改变了摩擦副间的跑和方式和运动副间摩擦匹配性,可明显降低摩擦副的摩擦磨损、提高设备运行效率、降低设备全寿命周期能耗和运维成本,降本增效、节能减排效果良好。

功能材料介入对机车发动机曲轴磨损的影响及其机理研究

磨损是影响机车发动机运行状况、使用效率、服役寿命、能源利用效率以及排放物水平的重要因素。研发了一种可以降低摩擦副磨损、具有在线修复功能、以天然硅酸盐矿物叶蛇纹石为主要组分的功能材料MAT(Metal surface Adaptive strengthening Technology)。利用MAT开展了铁路机车发动机实车考核试验,在4台铁路内燃机车34个曲轴上开展了实车应用,发现MAT可以降低内燃机车曲轴摩擦对偶的磨损,实现了摩擦副的在线修复。研究认为:叶蛇纹石的层间滑动以及载荷支撑作用是降低摩擦阻力和磨损的主要因素;叶蛇纹石表面丰富的不饱和键和可交换阳离子、高温相变以及对磨损细颗粒的吸附是其对摩擦副在线修复形成减摩修复层的物质基础;功能组分的持续介入、摩擦热能-动能的协同作用以及磨损-修复的动态平衡是实现摩擦副工作状态不断优化的根本。