气缸套-活塞环磨合过程摩擦磨损特性分析

分别从气缸套-活塞环的磨损失重、基于分形方法的摩擦力矩盒维数分析等方面通过实验研究了不同润滑状态下气缸套-活塞环磨合过程中磨损失重和摩擦力矩的变化规律。结果表明:随着磨合磨损时间的延长,磨损量逐渐增加,磨损率呈下降趋势,摩擦力矩的盒维数呈上升趋势;在不同的润滑方式下,摩擦力矩分析比磨损失重分析更能定量地描述气缸套-活塞环在磨合期内的摩擦磨损特性。     

缸套-活塞环磨合过程磨合油影响因素研究

在销-盘摩擦磨损试验机进行船用柴油机缸套-活塞环材料配副磨合磨损试验,利用油液检测技术研究不同磨合油对其磨合过程的影响.光谱分析结果表明:当使用加入金属陶瓷添加剂的CD40润滑油磨合时,油液中磨损性元素Fe,Cu,Al和Pb的含量在30 min后呈下降趋势,说明缸套-活塞摩擦副在30 min后已完成磨合;当使用CD40润滑油磨合时,油液中磨损性元素Fe,Cu,Al和Pb的含量在40 min后呈下降趋势,说明缸套-活塞摩擦副在40 min后已完成磨合.铁谱分析亦证明了光谱分析结果.因此,在CD40润滑油中加入金属陶瓷添加剂可缩短缸套-活塞环摩擦副磨合时间.     

基于摩擦振动信号的缸套-活塞环磨损状态识别研究

基于摩擦振动信号的多重分形特征,提出利用多重分形去趋势波动分析（multi-fractal detrended fluctuation analysis,MF–DFA）和支持向量机（support vector machine,SVM）相结合的方法识别缸套—活塞环磨损状态。在Bruker UMT—3摩擦磨损试验机上进行了柴油机气缸套—活塞环的摩擦磨损模拟试验。应用总体模态分解（ensemble empirical mode decomposition,EEMD）方法对测取振动信号进行降噪处理,获取能够表征摩擦副表面接触特性的摩擦振动信号。通过MF–DFA方法计算得到不同磨损状态下摩擦振动信号多重分形谱,由多重分形谱构造特征向量,通过差分进化（differential evolution,DE）算法对SVM参数进行优化,识别不同摩损状态。试验结果表明,正常磨损状态识别准确率为100%,磨合磨损状态和急剧磨损状态识别结果存在轻微混淆。所提方法可以实现缸套—活塞环不同磨损状态的识别。     

车用柴油机台架磨合过程影响因素研究--表面粗糙度对磨合过程的影响

利用MOA原子发射光谱分析仪、分析铁谱仪和TR200表面粗糙度仪，在其他台架磨合试验条件相同的情况下，研究CA6110Z-07Y柴油机主要摩擦副缸套-活塞环、主轴瓦和曲柄销轴瓦的不同表面粗糙度对柴油机台架磨合过程的影响。试验结果表明，当活塞环的初始表面粗糙度Ra小于0．4μm、缸套的初始表面粗糙度Ra小于0．75μm时，能够有效改善柴油机缸套-活塞环台架磨合质量，当主轴瓦和曲柄销轴瓦的Ra小于0．5μm时，能够有效改善柴油机轴瓦-轴颈台架磨合质量，能够缩短柴油机台架磨合时间，并且柴油机摩擦副中主要磨损元素Fe、Cu、Al和Pb的含量在25～35min均处于平衡状态。     

内燃机缸套-活塞环磨合试验研究

运用铁谱技术对内燃机缸套-活塞环磨合试验不同阶段的油样进行分析,对磨合过程中不同磨损阶段时磨粒的典型特征进行诊断,指出判断异常磨损要视异常磨粒是否具有代表性以及其发展趋势的具体情况而定。     

内燃机活塞环-缸套磨损研究的现状与展望

论述了内燃机活塞环-缸套摩擦副磨损的理论和试验研究现状,讨论展望了内燃机活塞环-缸套摩擦副磨损研究中进一步需要解决的问题。     

活塞环Cu-Sn镀层对球墨铸铁缸套摩擦性能影响

针对高强化工况下活塞环Cu-Sn镀层对珩磨球墨铸铁缸套摩擦磨损性能的影响,采用往复式摩擦磨损试验机,选择单层镀Cr活塞环和多层镀Cu-Sn/Cr活塞环开展摩擦磨损试验,测量摩擦系数和缸套磨损量,分析磨损后的摩擦面形貌和成分.结果表明:相比单层镀Cr活塞环,多层镀Cu-Sn/Cr活塞环与球墨铸铁缸套配对时的摩擦系数和缸套磨损量分别降低2.6%和51.8%;磨损后的缸套表面形貌呈现平坦凸峰,形成了更为平整的平台结构.活塞环Cu-Sn镀层在摩擦磨损过程中会镶嵌到缸套表面,有助于在摩擦表面形成化学反应膜,改善摩擦副微凸体间的接触和摩擦状态,提升球墨铸铁缸套的摩擦磨损性能.     

表面织构对缸套-活塞环摩擦学性能的影响

设计并制备了两种螺纹槽表面织构缸套,采用自制的缸套-活塞环摩擦磨损试验机进行模拟试验.实时采集试验过程中缸压、缸套-活塞环间油膜接触电阻及平均摩擦力,测量活塞环磨损量和缸套表面形貌,与未加工表面织构缸套对比.研究表明:相对于未加工表面织构缸套,表面螺纹条数N为1、螺距S为40,mm、槽宽w为3,mm、槽深宽比e为0.067及表面占有率Sp为0.076的缸套显著提升了缸套-活塞环摩擦副的工作性能,其缸套-活塞环的密封性能提升7.7%,、活塞行程中段的螺纹槽区域能够形成良好的流体动压润滑,油膜的润滑效果提升30.8%,、减摩性能提升7%,、缸套抗磨性能提升37.4%,及活塞环抗磨性能提升49%,;而N为2、S为176,mm、w为3,mm、e为0.067和Sp为0.040的缸套的减摩性能提升2.5%,、缸套抗磨性能提升18.9%,及活塞环的抗磨性能提升32.7%,.     

合金铸铁缸套与PVD(CrN)活塞环配对时缸套磨损机理

针对合金铸铁缸套与物理气相沉积(PVD)(CrN)活塞环配对副开展摩擦磨损试验,通过观察缸套试样在不同负荷、不同磨损时间下的表面形貌及成分,研究合金铸铁缸套与PVD(CrN)环配对时,缸套的磨损机理.研究表明:采用PVD(CrN)环与合金铸铁缸套配对,可在保证缸套磨损量略微降低的前提下,使活塞环的磨损量大幅度降低;缸套磨损表面呈现连续片状的平台形貌,无明显黏着磨损痕迹.其磨损发生的机理:缸套基体在法向负荷的作用下,发生塑性变形,在摩擦力的反复作用下,塑性流动层被挤压出接触平台表面,流动薄层在缺陷处或应力集中处发生开裂、脱落,形成磨屑.     

基于声发射和小波分析的活塞环-缸套系统的摩擦润滑状态研究

利用声发射(AE)技术对摩擦润滑状态进行在线监测。采用小波多分辨率分析技术抑制由阀门开关和燃烧震荡引起的大幅值声发射AE信号,并采用阈值降噪的方法提取出由粘滞摩擦力引起的声发射信号。然后运用小波包络分析计算冲程中部的声发射信号幅值的平均值作为评价活塞环-缸套系统润滑状态的指标。试验结果显示:冲程中部的声发射信号能够有效地表征活塞环-缸套的摩擦润滑状态,并能够通过声发射指示标准区分不同类型的油品对系统润滑状态的影响。其中,声发射信号的幅值随着载荷的增大而小幅增大,且随着转速的增大而明显增大。研究结果充分证明了声发射监测技术在活塞环-缸套摩擦润滑状态在线监测的有效性。     

柴油机缸套-活塞组磨损的监测研究

采用对比试验的方法,研究了柴油机缸套-活塞组磨损对气缸漏气率和燃油消耗量的影响.针对柴油机缸套-活塞组不同的磨损运行状态,利用机身振动信号及油样光谱分析方法进行了研究.结果表明,机身振动信号、油样光谱分析方法可以对缸套-活塞组磨损运行状态实现有效的监测,并为多信息融合技术提供试验方法和数据基础.     

改善活塞摩擦特性 提高发动机性能

从摩擦磨损的机理出发,探讨了在活塞气缸摩擦副之间人为建立“第三物体”的方法,根据铝活塞材料的晶体结构特点,巧妙地利用化学热处理方法,改善了活塞在气缸内运动时的摩擦学特性。证明了改善活塞的摩擦,可以缩小活塞缸间隙,提高发动机的性能,利用台架发动机拉缸试验,对新的活塞进行了极为严格的考核,在节能和排放两个方面取得了满意的效果。     

活塞摩擦与敲击特性关键影响参数的优化研究

鉴于活塞摩擦磨损、敲击对发动机综合性能的影响,针对某小型汽油机活塞存在的早期异常磨损现象,通过搭建活塞动力学仿真模型,从敲击、摩擦产生的诸多因素入手,将其影响因子逐一进行研究分析。提出一种利用响应面模型对活塞摩擦与敲击特性关键影响参数进行优化的研究方法,建立了以活塞型线、配缸间隙、活塞销偏置、曲轴偏置为优化设计变量,以敲击能峰值最低和摩擦损失最小为优化目标的多目标优化模型。研究结果表明:所研究的发动机在最大转矩工况下,优化后的设计参数匹配可使活塞组摩擦损失降低9.13%,最大敲击能降低29.20%。最终对优化样机进行了台架试验验证,优化后发动机功率平均提升2.37%,转矩平均提升2.54%,机械效率平均提升2.06%,燃油消耗率平均降低1.19%,活塞磨损情况得到改善。     

缸体铸造缺陷对活塞漏气量影响的分析及研究

针对某发动机活塞漏气量异常偏高的问题,分析了漏气量变大与缸体铸造缺陷的相关性,提出了优化气缸壁金相组织的方案.经过试验验证,漏气量增大与气缸壁金相组织中石墨粗大有关.通过控制铁水熔炼过程中的生铁比例,提高过热温度和增加过热时间,有效改善了缸壁金相组织的石墨形态,粗大状的石墨得到明显细化,从而避免了气缸壁与活塞摩擦过程中...     

气缸套—活塞环摩擦副材料匹配的研究

作者对国产中小型柴油机缸套一活塞环摩擦副常用的典型材料,进行交替配对组成九种摩擦副,在一定的速度及滴油润滑条件下,以法向载荷及摩擦时间为参变量,考察它们的摩擦磨损性能。试验结果表明,合适的材料组配可以大大提高摩擦副的耐磨性能;摩擦系数随载荷而变化;在一定的载荷作用下,由于材料的塑性变形及石墨的润滑作用可使摩擦系数降低;摩擦系数与磨损量之间不能建立对应的函数关系;在合适的金相组织范围内较硬材质有较高耐磨性;活塞环材质硬度比缸套材质硬度较高时(本试验为40HB)摩擦副的磨损量最小;摩损系数也随载荷而变化。     

活塞环-气缸套润滑摩擦研究

活塞环与气缸套间的润滑、摩擦直接影响到内燃机的动力性、经济性和可靠性。在内燃机实际运行过程中,缸内工作过程循环变动及活塞气缸套间动接触导热直接影响到润滑油膜的状态,因而活塞环在缸套中的不同位置时的摩擦、润滑状态各不相同。在传统的活塞环组稳态热混合润滑的基础上,考虑到活塞组一气缸套动接触系统瞬态传热,建立了活塞环组的非稳态热混合润滑、摩擦数理模型及数值方法。运用该方法可模拟出活塞环组润滑、摩擦特性,并可预测出不同瞬时润滑油膜的温度场、压力分布、油膜厚度、摩擦功和摩擦热等重要参数。     

气缸套二维磨损对活塞环—气缸套摩擦副润滑特性的影响

进行了活塞环－气缸套的二维润滑分析。考虑到气缸套二维磨损的影响,联解了二维雷诺方程、膜厚方程和载荷平衡方程。计算结果表明,气缸套的磨损对活塞环－气缸套的润滑状态有重大影响。同时计算结果也显示,通常采用的一维润滑分析有其限性,对活塞－气缸套进行二维润滑分析是十分必要的。     

用振动参数判断摩托车发动机主运动件的磨损度

利用振动分析技术判断摩托车发动机主要运动件磨损状况，对活塞－气缸套组件的撞击模型、主运动件的磨损率、振动传感器的安放、振动激励源等问题作了探讨；通过模拟故障实验得到了利用振动参数判断摩托车发动机活塞－气缸套组件磨损状况的检测方法。     

用铁谱分析法诊断EQ6110柴油机的磨合过程

用铁谱分析技术分析了EQ6100柴油机磨合期内发生的拉缸,通过分析润滑油中的异常磨损颗粒,说明了缸套与活塞环从微观擦伤向宏观擦伤发展,宏观擦伤积累到一定的程度会形成拉缸过程。文中还介绍了气缸套与活塞环早期擦伤的判断方法。     

考虑热变形的活塞组件结构对活塞二阶运动的影响分析

结合活塞、缸套工作温度场的实测值,建立了2D25柴油机活塞组件动力学模型,分析了配缸间隙、活塞销偏置量和活塞头部型线等结构参数对活塞二阶运动的影响关系,并采用正交试验设计优化了2D25柴油机活塞组件结构参数。分析结果表明:对活塞二阶运动的影响主要体现在活塞敲击能量和摩擦功耗,其影响关系是此消彼长的;在计算的影响因素中,对活塞二阶运动影响最大的是配缸间隙,其次是活塞销偏置量和裙部椭圆度,影响最小的是中凸点位置;活塞头部结构的不同主要是影响活塞敲击能量,而对活塞的摩擦功耗影响较小。