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。     

极端工况下不同水润滑轴承材料摩擦磨损性能对比研究

在干摩擦工况下模拟水润滑膜严重破坏的极端情况,研究未经改性聚四氟乙烯(PTFE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)和聚醚醚酮(PEEK)3种材料在不同转速和载荷下的摩擦磨损性能。结果表明:干摩擦工况下UHMWPE材料具有优异的耐磨性和良好的自润滑性能,压力对摩擦因数影响比转速大;PTFE材料具有稳定的摩擦因数,压力和转速对摩擦因数影响明显,耐磨性较差;PEEK材料摩擦因数较大,且相对容易受转速和压力变化的影响,但具有良好的耐磨性能。综合分析,在极端工况下UHMWPE的适应能力最好,PEEK次之, PTFE最差。     

活塞环表面织构对缸套-活塞环摩擦学性能的影响

为了改善缸套-活塞环的摩擦性能,通过激光刻蚀技术在活塞环工作面加工出不同形状的表面织构。在同一转速、不同载荷下通过微机控制的往复式摩擦磨损试验机研究不同表面织构活塞环对缸套-活塞环摩擦学性能的影响。试验结果表明:在载荷为400 N工况下,活塞环的椭圆、圆形、方形织构摩擦系数分别可以降低1.1%、18.3%、14.1%;载荷600 N工况下,3种织构分别可以降低35.3%、35.3%、19.1%;综合分析摩擦系数、表面形貌、接触电阻,圆形凹坑织构的活塞环在降低摩擦系数、提高油膜润滑状态等方面效果最优。     

基于贝叶斯网络的摩擦学系统状态辨识的知识获取

研究了基于贝叶斯网络的摩擦学系统状态辨识知识的获取方法.针对摩擦磨损试验数据一般比较齐全且数据量相对比较大的特点,将贝叶斯网络用于摩擦学系统状态辨识的知识获取,通过计算建立属性之间的依赖关系,获得各种依赖关系下的条件概率表,说明依赖关系的强弱,从而获得对机器摩擦学系统状态辨识有指导意义的客观知识,以利于机器摩擦磨损状态辨识的智能化.将贝叶斯网络用于滑动轴承摩擦磨损试验数据的知识获取,获取该摩擦学系统状态辨识的定性及定量知识.     

仿生多尺度沟槽织构对表面摩擦性能的影响

仿生织构是仿照生物结构在摩擦副表面加工出特定尺度的纹理结构,以达到预期的表面性能,在工况恶劣的机械摩擦中拥有广阔的应用前景。参考蚯蚓头部多尺度沟槽织构,基于沟槽织构的基本结构参数深度、宽度、间距,在球墨铸铁和灰铸铁表面设计并激光加工多种梯度变化的沟槽织构,利用RTEC多功能摩擦磨损试验机中的销盘模块进行试验,从摩擦因数、磨损量、表面形貌、能量损耗、SEM、元素分布等方面分析其表面摩擦性能及机理。结果表明：同种织构应用于不同材料表面时,摩擦副的摩擦性能会呈现差异性,材料应作为设计织构参数时考虑的要素之一;沟槽织构的结构参数是影响表面抗磨损能力的主要因素之一;间距梯度沟槽织构相较于其它类型的多尺度沟槽织构,拥有最佳的表面性能,得益于其优秀的油膜形成、补充、稳定以及磨屑储存、冲刷能力。     

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。     

不同粒度泥沙对PE-HD/愈创树脂材料摩擦性能影响

尾轴承是船舶动力装置重要的组成部分、起到支撑尾轴的作用,其润滑性能好坏直接影响船舶的正常运行。以传统的水润滑尾轴承材料铁梨木为仿生对象,研究在高密度聚乙烯(PE-HD)中添加不同比例的愈创树脂,并且在不同粒度泥沙环境中进行材料摩擦磨损性能实验,从而探究该材料作为尾轴承材料的可行性。从实验结果可以得出,愈创树脂对PE-HD材料的摩擦性能有影响,材料的磨损量总体上随着砂粒变细而增加。     

钢背UHMWPE纤维织物复合材料的摩擦学性能分析

纤维织物增强钢背复合材料因具备优异的力学与摩擦学性能在航空航海等领域备受关注,在无油或少油工况下具有较好的应用前景。使用改性处理的超高分子量聚乙烯(Ultra-high molecular weight polyethylene,UHMWPE)纤维织物作为增强材料,利用环氧树脂热压在不锈钢环上制备UHMWPE纤维织物增强钢背复合材料,研究其与45钢盘在环-环端面干摩擦状态下的摩擦学特性,考察纤维织物层数与摩擦转速对材料摩擦学性能的影响,对磨损前后复合材料厚度及45钢质量进行测取,利用表面轮廓仪与扫描电子显微镜对复合材料及对偶件磨损面进行观察与分析。结果表明,三种织物结构均能改善不锈钢的摩擦磨损特性,其中一层织物结构所表现的综合摩擦特性最好,在试验工况下摩擦因数与磨损率平均降低了77.7%与67.2%,在试验工况下主要发生磨粒磨损;二层与三层织物由于具备下层织物的支撑,故在较高转速下能保持材料自身良好的摩擦学特性,二层织物在试验工况下摩擦因数与磨损率平均降低了71.5%与65.7%,三层织物则为73.1%与60.3%,由于摩擦热量的积聚同时伴有树脂碎屑与破碎纤维的加入,其在高速下主要经历黏着磨损与疲劳磨损。试验表明,织物结构于干摩擦工况下表现出较优的摩擦特性与可靠性,能较好地胜任无油或少油作业。     

具备温度感知的船用智能水润滑尾轴承设计及性能验证

提出了一种船用智能水润滑尾轴承的创新设计方法,以此辅助船舶尾轴系统在苛刻环境下的运行状态监测与性能预测。基于微型嵌入式自供电监测系统和水润滑轴承结构与材料设计,实时采集与分析船舶航行中水润滑轴承的关键性能参数,实现其运行状态辨识、评估与寿命预测。以苛刻工况下轴承内部温度变化特性及其表征为例,利用CBZ-1摩擦磨损试验机进行智能水润滑尾轴承设计方案的可行性验证。试验结果表明,轴承内部温度可以很好地反映其润滑与工作状态,常温水润滑条件下,其初期升温速度为0.1~0.4 ℃/min、末期升温速度为0~0.01 ℃/min、平稳运行时温度为29~33 ℃,而在干摩擦条件下,以上三项数据分别为0.6~1.4 ℃/min、0.03~0.25 ℃/min、36~45 ℃。不同润滑状态下的巨大差异使得通过温度判断轴承润滑状态成为可能,温度监测的实现将大大提高水润滑轴承的可靠性。     

双螺纹凹槽织构对缸套-活塞环摩擦磨损性能的影响

设计了一种双螺纹凹槽织构,通过数控精密机械加工技术在柴油机缸套内表面加工不同深度的双螺纹凹槽,槽深分别为50μm、100μm、150μm、200μm、250μm,槽宽均是3mm。在同一负荷、同一转速下通过TCLPR-1缸套-活塞环摩擦磨损试验机研究不同深度凹槽织构对缸套-活塞环摩擦磨损性能的影响。试验结果表明:不同深度双螺纹凹槽对缸套-活塞环的接触电阻阻值、表面粗糙度和表面性能有较大的影响;合适深度(150μm)的双螺纹凹槽能够增大油膜厚度,提高油膜润滑状态,降低磨损,减小粗糙度,同时提升缸套的储油能力和支承性能;不合适深度(50μm)的凹槽织构的性能却相反。