不同表面纹理结构对柴油机缸套-活塞环摩擦磨损性能的影响研究

缸套表面的不同纹理结构对柴油机缸套-活塞环摩擦副性能有较大影响,从而影响到柴油机的使用寿命、可靠性及经济性等。为提升缸套-活塞环摩擦副的摩擦学性能,利用不同种类表面纹理（横竖槽、环圆槽、环方槽）缸套在同一转速、不同载荷下进行试验来获取摩擦特性数据,得到不同纹理缸套的摩擦特征参数有显著不同。通过对各种不同表面纹理缸套的摩擦特性分析,得出了环方槽缸套更适合于在低载荷下运行,而横竖槽缸套更适合在中载荷、高载荷下运行。     

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。     

柴油机活塞环油膜厚度的计算研究

通过计算的方法研究了发动机中重要的摩擦副之一的缸套与活塞环间的油膜厚度及润滑油流量特性;开发了考虑表面形貌影响的平均雷诺方程编制的油膜厚度与润滑油流量的计算程序(考虑了油的粘温效应,粘压效应和挤压效应,缸套的弹性变形等因素).以150HB发动机为研究对象,分析了接触表面形貌、曲轴转速、气体爆发压力及活塞环形状对活塞环油膜厚度的影响.     

缸套振动及其对缸套穴蚀的影响

振动是缸套穴蚀的主要因素,本文用有限元法对活塞撞击缸套引起的缸套振进行了模拟计算,并论述了对缸套穴蚀的影响,以此得出结论,12V180ZL 型柴油机缸套的穴蚀破坏程度主要决定于缸套振动强度.     

激光织构对干摩擦性能的影响及机理研究

采用LM-YLP-20F-Ⅱ型激光打标机进行表面织构化处理,形成具有规则排列的圆形微坑阵列。通过环-块线接触摩擦磨损试验,研究了不同面密度的激光表面织构对干摩擦磨损性能的影响,采用探针轮廓仪和扫描电镜对试件的表面形貌进行了分析。建立了摩擦副的简化接触有限元模型,模拟摩擦副的滑动摩擦过程,从应力的角度分析表面织构对干摩擦性能的影响机理。试验结果表明:激光表面织构化对试件表面硬度影响显著;当激光织构面密度小于20%时,构成摩擦副的两试件的磨损量都小于无织构情况;当织构面密度大于20%时,与无织构情况相比,织构化试件的磨损仍降低,但对偶件的磨损反而增大。仿真结果表明:对织构化试件的对偶件来说,在一定的织构面密度范围内,在平均应力无大幅提高的前提下,织构凹坑的存在,缓解了接触区应力集中现象,从而有利于降低磨损。     

高硅铝合金缸套材料摩擦磨损性能研究

采用坦克专用机油,分别加载100N、200N、800N,在不同时间条件下进行喷射沉积高硅铝合金与军用大功率发动机钢缸套材料的对比摩擦学性能试验、模拟发动机工况条件的摩擦配副试验．结果表明,高硅铝合金比钢缸套材料具有更优越的摩擦学性能．高硅铝合金的摩擦学机制分析表明,软基体上分布的高硬度质点相具有决定性作用,摩擦发生时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．磨痕分析表明,高硅铝合金中的高硬度质点能将42MnCr52钢基表面磨出划痕,证明了高硅铝合金中高硬度质点相的摩擦学作用．     

发动机缸套—活塞环磨损数值计算研究

为研究使用工况对发动机缸套—活塞环磨损的影响,以某型发动机为对象,基于平均Reynolds方程建立了缸套—活塞环边界润滑模型,根据活塞环受力平衡方程和缸内传热建立了边界条件模型,并基于Holm-Achard磨损机理建立了粘着磨损模型;采用迭代算法,将发动机工况影响计入缸套—活塞环润滑和磨损模型;计算分析了该发动机某一工况循环下缸套—活塞环的磨损,计算与实测结果对比表明:实测与计算曲线趋势一致,上止点附近的计算值与实测值误差不超过5%.     

基于机理研究的柴油机活塞环一缸套磨损故障诊断

利用机理研究的方法,从动力学和摩擦学机理的角度对柴油机活塞环-缸套磨损故障进行诊断研究.分析了柴油机表面速度、加速度信号和润滑油油品与故障的内在联系,并用神经网络数据融合方法把这两种互补性信息进行融合,得到了较好的诊断结果.     

高硅铝合金缸套研制

采用先进的喷射沉积技术,研制一种高硅铝合金发动机缸套材料,并经过挤压加工、热处理、成形加工、摩擦学性能测试与摩擦学机制分析,最后在单缸机上装机试验。结果表明,高硅铝合金缸套材料具有良好的摩擦学性能,这归功于高硅铝合金中比钢、铸铁还硬的硬质点;在所测试的油耗、废气压力、磨损量以及排温等指标数据方面,比相应的铸铁缸套更具有优越性。     

车辆柴油机缸套动载荷磨损计算模型研究

为实现车辆柴油机缸套动载荷磨损的数值仿真计算,基于大修柴油机缸套表面形貌分析,确定并提出了缸套动载荷磨损的模式与简化机理;结合Archard黏着磨损模型和二体磨粒磨损模型,推导了动载荷磨损深度的一般表达式;利用缸套试件磨损试验数据,采用响应面拟合法建立磨损系数中的参数与载荷参数的数值关系,并通过两组缸套动载荷磨损试验对磨损计算模型进行了验证。实测与计算结果对比表明,磨损质量最大计算误差为6.15%,模型具有可靠的精度。     

正交车铣铝合金薄壁回转体振动信号的试验分析

在MAZAK机床上正交车铣薄壁铝合金试件，压电加速度传感器安装在内壁上，通过PCI-1712高速数据采集卡采集薄壁的振动信号。利用MATLAB强大的信号处理功能对采集的加速度信号进行分析，振动信号的时域标识了振动幅值大小，功率谱显示了薄壁振动信号的频率构成和能量分布。分析了自激振动的频率随刀具转速和壁厚变化的趋势，给出了工艺系统发生颤振时的主频率。然后利用小波包处理信号的优势将剧烈颤振加速度信号进行小波包分解，根据能量和频段分布进行节点信号重构，得到小波包滤波后的颤振信号。为了了解车铣切削力在剧烈颤振前后变化情况，应用小波包分解并重构出颤振前后3种不同刀具转速时强迫振动信号，对比发现剧烈颤振时强迫振动的当量电压幅值增大，振动加强，这从侧面反映了正交车钪切削力的大小和变化。此振动分析对正交车铣薄壁零件有一定的指导意义。     

重型车辆柴油机气缸当量漏气面积检测模型研究

针对非拆解状态下重型车辆柴油机压缩过程缸内漏气状况难以定量检测的问题,建立柴油机缸套-活塞环漏气过程的双环几何简化模型。通过分析压缩行程中缸内气体的流量与压力变化,推导活塞环当量漏气面积的数学表达式。分析缸套-活塞环热变形对漏气面积的影响,建立缸套-活塞环的当量漏气面积检测模型。利用柴油机保险期试验的拆解检测数据验证模型的准确性。结果表明：当量漏气面积计算结果与柴油机缸套磨损状况一致,与柴油机工况相关性较低,该模型能够较为准确地反映柴油机当前的漏气状况。     

494Q柴油机润滑油压力分布规律的测量与分析

采用柴油机台架试验方法,测量了主油道、增压器、气缸盖处润滑油压力随柴油机转速、负荷及润滑油温度的变化规律.结果表明:转速在怠速至3 200 r/min之间,各测点处润滑油压力随转速的增大而升高,转速超过3 200 r/min后,各测点处润滑油压力变化不大;相同转速下,3个测点中主油道压力最大:标定转速3 600 r/min时,随柴油机负荷及润滑油温度的升高,各测点处润滑油压力有所降低.此外,考察了传动比对柴油机各测点处润滑油压力的影响,结果表明:柴油机转速相同时,提高机油泵转速后,各测点处润滑油压力有所提高,压力最大相差约为0.1 MPa;转速超过2 900 r/min后,传动比的变化对各测点处润滑油压力变化影响不大.     

平顶尺寸与起爆环半径对复合药型罩形成射流的影响

为研究复合药型罩平顶尺寸与起爆环半径对射流头部速度及成形的影响,对不同平顶尺寸和起爆环半径的铜-铝复合药型罩进行数值模拟.利用AUTODYN-2D模拟药型罩的变形和射流的形成及断裂的过程,仿真平顶尺寸对射流的影响、起爆环大小对双层药型罩形成射流的影响、平顶尺寸与起爆环半径对射流成形的影响,并分析外罩挤破内罩状况.结果表明:小起爆环半径时,药型罩平顶尺寸越小,射流头部速度越高;大起爆环半径时,较大的平顶尺寸可获得较高的射流头部速度,平顶尺寸增加到装药口径20％左右时,成形中会出现内罩挤破外罩的现象.     

内圈倾斜角对高速角接触球轴承动态特性的影响

由于加工装配误差不可避免,高速角接触球轴承内外套圈之间普遍存在不同程度的倾斜角。套圈倾斜角对轴承的运转性能有很大影响,在某些条件下甚至造成轴承失效。针对上述情况,给出一种综合考虑套圈倾斜角、高速离心效应的轴承分析计算模型,采用Newton-Raphson法计算内圈存在倾斜角条件下高速角接触球轴承动态特性。结果表明：轴承转速升高,内圈倾斜角引起的轴承接触应力波动变弱,旋滚比、公转转速波动变化均增强,可见在高速下内圈倾斜角更易引发与轴承热相关的失效模式而非常见的疲劳失效;对于承受联合载荷的角接触球轴承,适当的内圈倾斜角可在一定程度上减弱由径向载荷所带来的接触角、公转速度、旋滚比波动,并显著增大轴承径向刚度和角刚度;存在内圈倾斜角时,氮化硅陶瓷球轴承在接触角、旋滚比、公转转速、动态刚度方面表现均优于钢球轴承,但套圈接触应力与钢球轴承相比对内圈倾斜角更加敏感。     

基于自适应平行因子的柴油机喷油故障诊断研究

为了解决柴油机发生喷油故障时喷油器受扰动引起的弹性压缩脉冲发生变化,缸盖受激产生的振动也随之变化的问题,提出了一种通过测量柴油机缸盖振动信号间接诊断喷油故障的方法。首先以5 kHz 为截止频率对振动观测信号进行高通滤波,减弱燃爆振动信号的干扰。然后利用等角度重采样的方法,将信号从时域变换到角域,消除转速波动对信号处理的影响。由于滤波后振动观测信号受其他非白噪声的干扰,最后利用自适应平行因子(PARAFAC)方法对振动观测信号进行盲源分离,减弱非白噪声的影响。以压缩上止点附近缸盖振动信号的能量作为特征量,对柴油机喷油故障进行诊断,应用研究表明,该方法有效地诊断出了柴油机喷油故障。