缸套-活塞环磨合过程摩擦力矩多重分形研究

针对缸套-活塞环磨合模拟试验过程中摩擦力矩的变化特点,提出一种用多重分形谱描述摩擦力矩信号复杂性的新方法。给出了摩擦力矩信号多重分形谱的计算方法,并对活塞环磨合过程中摩擦力矩信号多重分形谱的变化规律进行了试验研究。结果表明:随着磨合过程的进行,多重分形谱的宽度Δα值呈上升趋势,与活塞环磨损失重的变化规律是一致的;多重分形谱描述了摩擦副表面的动态变化过程,运用多重分形谱可有效地评价磨合磨损过程。     

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。     

基于CWT二次图像的缸套-活塞环摩擦振动分析研究

为通过摩擦振动分析缸套-活塞环的磨损状态,提出利用连续小波变换(CWT)时频谱和图像处理技术相结合提取摩擦振动信号特征的新方法。首先运用CWT变换获取摩擦振动信号的时频谱二次图像,然后运用图像分割技术提取摩擦振动特征体,根据特征体定义特征参数V、Gmean、HV、Mtf、N和e,探讨特征参数与磨损状态的内在联系。结果表明,特征参数V、Gmean、HV和N刻画了磨损行为的复杂和剧烈程度,特征参数Mtf和e反映了磨损表面状态。利用CWT二次图像和图像分割技术可对缸套-活塞环摩擦振动进行定量表征。     

滑动速度对缸套-活塞环摩擦副磨合性能的影响研究

为了研究滑动速度对缸套-活塞环摩擦副磨合性能的影响,在磨损试验机上进行了不同滑动速度下的缸套-活塞环摩擦副磨合磨损试验,通过摩擦因数和磨损表面分析了滑动速度对缸套-活塞环摩擦副磨合性能的影响。结果表明,随着滑动速度的增加,缸套-活塞环摩擦副达到磨合的时间越短,但磨合后的表面越粗糙。因此,为了缩短磨合时间,保证磨合质量,应选择合适的滑动速度。     

基于SOM神经网络的摩擦状态识别研究

为提取摩擦振动的特征和实现摩擦副摩擦状态的识别,在往复摩擦磨损试验机进行摩擦副混合摩擦和干摩擦状态的摩擦磨损试验。应用谱减法对试验采集的摩擦振动信号进行降噪,计算降噪后的摩擦振动15个特征参数。应用自组织映射(Self-organizing map, SOM)神经网络对摩擦副不同摩擦状态的摩擦振动特征参数进行分析,得到摩擦振动的SOM神经网络神经元分类。研究结果表明,谱减法能消除摩擦磨损试验机的背景噪声,SOM神经网络算法能够有效分析摩擦振动信号的特征,实现摩擦副摩擦状态的识别。     

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。     

发动机缸套-活塞环摩擦磨损特性试验研究

利用缸套-活塞环摩擦磨损试验台研究了速度，温度，载荷，供油等因素对缸套-活塞环系统摩擦磨损特性的影响。试验结果表明，缸套-活塞环摩擦副在发动机工作循环中润滑状态不断发生变化。在试验条件下，温度对摩擦磨损有显著影响，载荷和速度对摩擦力的影响较小。     

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。     

缸套活塞环摩擦磨损试验机问世

由江苏仪征双环活塞环有限公司与国内某知名大学联合研制的缸套活塞环摩擦、磨损试验机前不久在仪征双环发动机试验室调试成功。该摩擦、磨损试验机是国内缸套、活塞环行业第一台用于缸套、活塞环摩擦副研究的试验机 ,此举标志着国内缸套、活塞环行业在摩擦、磨损研究方面迈出了重要一步。缸套活塞环是发动机心脏部位的重要摩擦副 ,对发动机性能起着决定性作用。该摩擦、磨损试验机的应用可为我国缸套活塞环行业的材料开发、材料性能检测等提供丰富、详实、可靠的第一手数据 ,进而提高对缸套、活塞环摩擦副的研究水平 ,带动活塞环行业提高自…     

柴油机活塞环表面类金刚石薄膜在模拟工况下摩擦学性能

大缸径、长冲程的大功率柴油机的活塞环-缸套摩擦副易发生异常磨损,使柴油机动力性能丧失,甚至发生拉缸等重大事故,通过先进的表面处理技术可显著改善活塞环-缸套摩擦副的润滑条件,提高活塞环-缸套摩擦副的摩擦学性能。采用阴极电弧离子镀技术在铬-陶瓷复合镀(CKS)活塞环表面制备厚度为7 μm的DLC薄膜,研究CKS活塞环表面的DLC薄膜在柴油机模拟工况下的摩擦学性能。结果表明：在干摩擦、室温贫油和高温贫油的工况下,CKS活塞环表面的DLC薄膜可以显著减小活塞环-缸套摩擦副对摩的摩擦因数,降低缸套的磨损;摩擦过程中DLC薄膜与润滑油的协同润滑作用以及DLC薄膜的石墨化是改善活塞环-缸套摩擦副摩擦学性能的主要原因。     

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。     

缸套表面微凹坑对Ｃｕ－Ｓｎ/Ｃｒ多镀层活塞环摩擦性能的影响

选用表面没有微凹坑的铸铁缸套和表面加工有微凹坑的铸铁缸套,分别与Cu-Sn/Cr多镀层活塞环配对,采用往复式摩擦磨损试验机进行摩擦磨损试验,通过测量配对副的摩擦因数和磨损量和分析试样磨损前后表面形貌和成分,探讨高强化工况下铸铁缸套表面微凹坑对Cu-Sn/Cr多镀层活塞环摩擦性能影响。结果表明:表面有微凹坑的缸套与Cu-Sn/Cr多镀层活塞环配对时的摩擦因数、缸套磨损量、活塞环磨损量比表面没有微凹坑缸套的配对副分别低4.05%、52.25%、8.50%;缸套表面的微凹坑能够为从活塞环表面脱落的Cu-Sn镀层提供镶嵌点,使Cu-Sn镀层起到二次润滑的作用,延长了其作用寿命,减小了配对副的摩擦因数和磨损量。     

基于过程分段多重分形的往复压缩机故障诊断研究

根据往复压缩机工作的阶段性对其振动加速度信号进行分段,应用多重分形理论对各个阶段信号进行故障特征提取。多重分形谱能够刻画信号的细节特征,将可明显区分的谱参数作为特征量,实现了对往复压缩机的故障诊断。经过对2D12型往复压缩机振动加速度实测数据的多重分形谱计算,结果表明谱参数Δα、α(f_(max))、Δf和B组成的特征向量可明显区分出其不同的故障状态,验证了该方法的有效性。     

PEEK摩擦信号分形维数与表面形貌相关性试验研究

为研究聚醚醚酮树脂/球墨铸铁摩擦副磨合初期摩擦信号分形维数与聚醚醚酮初始表面形貌分形维数的相关性,在UMT-3MT摩擦磨损试验机上对聚醚醚酮树脂/球墨铸铁摩擦副进行了摩擦磨损试验,运用结构函数测度法对初始表面形貌、摩擦力信号、摩擦因数信号进行了分形表征,计算得到了不同载荷下的分形维数。研究结果表明,聚醚醚酮初始表面和摩擦信号均具有显著的分形特征;在相同速度、相同初始表面下,摩擦信号的分形维数随着载荷的增大而增大;在相同速度、不同载荷下,磨合初期摩擦信号的分形维数均与初始表面分形维数负相关。     

仿生织构形态对缸套-活塞环摩擦学性能的影响

为了提高缸套-活塞环的摩擦学性能,设计了一种仿生排布的菱形凹坑织构,并通过激光刻蚀技术在缸套表面进行加工;在同一转速和不同载荷下,在MWF-10往复式摩擦磨损试验机上进行试验,以探究仿生排布的菱形织构对缸套-活塞环摩擦副摩擦磨损性能的影响,并与使用阵列排布的纹理的缸套以及未经处理的原始缸套进行比较。结果表明:织构的排布形式对油膜厚度的影响较大,尤其在重载荷工况下,合理地优化排布形式能够实现较好的动压润滑效果;仿生排布的菱形织构实现了往复运动方向上纹理特征的全覆盖,能够极大程度上限制磨屑的移动并对磨屑进行收集,有效降低磨损后的表面粗糙度,从而减少磨粒磨损;仿生排布的菱形织构在各试验工况下能够有效提高油膜厚度,提升表面承载能力,实现最佳的润滑效果。     

双辉光离子渗铜对缸套-活塞环摩擦学性能的影响*

为研究铜元素对缸套-活塞环摩擦学性能的影响,通过双辉光离子渗透技术在缸套材料表面加工出不同厚度的渗铜改性层,使用RTEC多功能摩擦磨损试验机开展不同负载、不同润滑条件下的模拟试验,采集并分析试验过程中的摩擦因数以及试验后体积磨损量和磨损表面形貌,研究渗铜改性层对缸套材料摩擦学性能的影响规律及作用机制。结果表明：渗铜处理可有效降低缸套-活塞环摩擦副的摩擦因数,减少磨损量;高载荷和干摩擦条件下渗铜改性层的减摩抗磨作用效果尤为显著,最高可使摩擦因数分别降低13.15%和30.86%,磨损量分别降低30.70%和38.57%;渗铜后缸套-活塞环磨损表面形貌平整,摩擦表面形成了铜含量较高的润滑膜层,该表面膜起到了减摩、耐磨的作用。     

活塞环—缸套摩擦副的二维润滑分析

活塞环—缸套摩擦副的润滑状态直接影响着发动机的正常工作,缸套的磨损状况是决定发动机寿命的重要因素。对活塞环—缸套摩擦副进行了二维润滑分析,考虑了多种因素的影响,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：活塞环—缸套摩擦副的润滑状态受多种因素的影响。同时计算结果也显示,通常采用的一维润滑分析有其局限性,对活塞环—缸套摩擦副进行二维润滑分析是十分必要的。     

摩擦副磨合过程摩擦因数时间序列分形行为研究

为探究在油润滑条件下,涡旋压缩机端面摩擦副接触面在磨合初期与稳定磨损阶段摩擦因数局部时间序列曲线的分形行为,在TRB多功能摩擦磨损试验机上采用球墨铸铁分别与不同表面粗糙度的铜合金和铝合金进行摩擦磨损试验,采集磨合过程中摩擦因数的时间序列信号曲线并对其进行分形表征。结果显示:摩擦因数时间序列曲线具有明显的分形特征,可以根据摩擦过程中摩擦因数时间序列信号的分形维数来判断磨合过程的复杂程度;摩擦副在油润滑时表面粗糙度越大则磨合过程的平均摩擦因数越大,但摩擦因数曲线的分形维数越小,且磨合初期摩擦因数局部时间序列曲线的分形维数不规则波动越大;软质材料表面粗糙度的改变对摩擦因数及其局部分形维数的影响较大。     

表面氮化对活塞环摩擦磨损参数的影响分析

用摩擦磨损试验机对铸铁活塞环在氮化前后与高硼铜铸铁缸套配合分别进行了半小时和一小时摩擦磨损试验,测量了氮化前后的活塞环表面摩擦系数和磨损量、磨损率,并对磨痕进行了分析。结果表明:未氮化活塞环摩擦系数大于氮化环,摩擦系数变化稳定性比氮化活塞环差,未氮化环磨损量较氮化环增大了约39.6%(半小时)及51.0%(一小时),未氮化环磨损率的一小时试验比半小时试验平均升高6.7%,氮化环磨损率降低了13.7%,与未氮化环配合的缸套磨损量较与氮化环配合的缸套的磨损量和磨损率与活塞环比较规律一致,表面磨痕显示未氮化环磨损剧烈,由此氮化处理提高活塞环-缸套摩擦副的稳定性,且耐磨性得到提高。