几种缸套与活塞环材料的选配磨损试验

缸套与活塞环是柴油机上一对极为重要的摩擦付。由于生产的分工,往往把缸套与活塞环分裂为两个单独的另件来生产,但是对于它们之间如何加以选配,使这对摩擦付处于最为耐磨的状态,这种工作却做得不多。鉴于以上情况,本文就几种缸套与活塞环材料在Amsler磨损试验机上进行了磨损试验,用以比较材料选配对磨损带来的影响。试验采用当前常用的两种缸套材料与四种活塞环材料组成八对摩擦付进行了磨损试验,对它们的结果利用金相显微镜、扫描电镜、铁谱仪进行了观察与分析。试验结果认为:相互配磨材料的变动会影响摩擦付的磨损量。由此可见材料选配恰当可以改善或提高摩擦付的耐磨性,作为摩擦付,要提高耐磨性必需考虑配磨的影响。     

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。     

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。     

表面纹理结构加工方式对柴油机缸套-活塞环摩擦副的摩擦特性影响研究

为实现柴油机缸套-活塞环系统的润滑、减磨以及降耗,为柴油机缸套表面纹理加工方式的选取提供依据,以船舶柴油机的缸套-活塞环摩擦副为研究对象,从摩擦因数、接触电阻及表面粗糙度等方面,研究不同加工方式制备的缸套表面纹理微结构的摩擦性能。结果表明：机械加工表面磨损随载荷的增加呈现逐渐上升的趋势,而化学刻蚀加工表面磨损则呈现先增后减的趋势;在低载荷时,机械加工的缸套表面摩擦学性能优于化学刻蚀加工,高载荷时化学刻蚀加工的缸套表面摩擦学性能优于机械加工的缸套表面。     

表面纹理加工方式对缸套-活塞环摩擦特性的影响

为实现柴油机缸套-活塞环系统的润滑、减磨以及降耗,为柴油机缸套表面纹理加工方式的选取提供依据,以船舶柴油机的缸套-活塞环摩擦副为研究对象,从摩擦因数、接触电阻及表面粗糙度等方面,研究不同加工方式制备的缸套表面纹理微结构的摩擦性能。结果表明:机械加工表面磨损随载荷的增加呈现逐渐上升的趋势,而化学刻蚀加工表面磨损则呈现先增后减的趋势;在低载荷时,机械加工的缸套表面摩擦学性能优于化学刻蚀加工,高载荷时化学刻蚀加工的缸套表面摩擦学性能优于机械加工的缸套表面。     

环境温度对内燃机冷启动活塞环-缸套摩擦特性的影响

为有效改善冷启动过程中缸套-活塞环的摩擦状态,减少摩擦功率损耗,通过建立混合润滑状态下活塞环-缸套摩擦力的数学模型,研究不同环境温度下冷启动时活塞环-缸套摩擦性能及润滑状态的变化规律,获得某型号柴油机冷启动时活塞环-缸套摩擦力随温度变化的曲线,并拟合提出预测摩擦力随温度变化的模型。结果表明,随着环境温度的降低,活塞环-缸套摩擦力的平均值稍有升高,而摩擦力最大值的升高幅度很大。对活塞环-缸套摩擦力数学模型进行仿真,仿真结果与活塞环-缸套摩擦力温变效应预测模型计算结果误差不大于8.526%,验证构建的最大摩擦力温变数学模型的可靠性。     

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…     

环境温度对内燃机活塞环-缸套摩擦特性的影响

为有效改善冷启动过程中缸套-活塞环的摩擦状态,减少摩擦功率损耗,通过建立混合润滑状态下活塞环-缸套摩擦力的数学模型,研究不同环境温度下冷启动时活塞环-缸套摩擦性能及润滑状态的变化规律,获得某型号柴油机冷启动时活塞环-缸套摩擦力随温度变化的曲线,并拟合提出预测摩擦力随温度变化的模型。结果表明,随着环境温度的降低,活塞环-缸套摩擦力的平均值稍有升高,而摩擦力最大值的升高幅度很大。对活塞环-缸套摩擦力数学模型进行仿真,仿真结果与活塞环-缸套摩擦力温变效应预测模型计算结果误差不大于8.526%,验证构建的最大摩擦力温变数学模型的可靠性。     

合金铸铁缸套试样在往复式磨损试验后的SEM分析

对不同匹配的柴油机缸套、活塞环进行往复式摩擦磨损试验后进行SEM分析，研究合金灰铸铁在斜纹和网纹激光处理后的不同对耐磨性的影响及铸铁中空洞在激光热处理的行为。     

柴油机缸套磨损的分析

气缸套与活塞环是柴油机摩擦磨损最为剧烈的一对摩擦副,它在很大程度上决定着柴油机的使用寿命。因此,研究缸套的磨损特点和旨在减轻缸套磨损的柴油机使用保养措施,对提高柴油机寿命具有重要意义。 １．缸套磨损失效的形式 缸套的磨损主要表现为磨粒磨损、粘着磨损和腐蚀磨损三种形式。磨粒磨损是一种正常磨损形式,其磨粒主要来源于随空气吸入的杂质、燃油中的灰分和燃烧生成的氧化物、积炭,以及因摩擦而生成的磨屑等等;粘着磨损是缸套的异常磨损,主要是由于柴油机负荷太大或油膜的形成条件变差,致使缸套和活塞环之间出现金属的直接…     

低摩擦纳米涂层气缸套工艺研究

气缸套活塞环是内燃机中一对重要的摩擦副,该摩擦副的性能优劣直接影响到内燃机动力性、可靠性、环保性、安全性等综合性能指标。随着发动机高功率、长寿命、低排放和低油耗的要求越来越严,活塞环已经采用PVD、DLC等高耐磨涂层,而这些将会对气缸套的耐磨性和减磨性提出更高的要求。本文主要介绍通过在缸套内表面形成一层纳米涂层,用来降低缸套表面的摩擦系数,最终达到降低活塞环和缸套磨耗的目的。     

烧结合金活塞环

活塞环是内燃机中的易损件。它经常处在高温、高压、高速、摩擦不均和润滑不良的条件下工作,因而必须要有较高的机械性能、良好的耐磨性与可靠的弹性热稳定性。活塞环-缸套摩擦副的耐磨性,决定着发动机的工作期限。目前使用的灰铸铁活塞环,其材料性能及制造方法都不能满足日益增长的动力机械工业的发展要求。因此近年来对活塞环的新制造方法进行了探索研究,其中用粉末冶金方法制造是其发展方向之一。     

表面形貌对活塞环密封及摩擦性能的影响

综合考虑活塞环表面形貌、弹性变形、运动面型线影响,建立柴油机活塞环-缸套摩擦副的弹性流体动压润滑计算模型,分析活塞环表面纹理方向及粗糙度大小对活塞环窜气及摩擦功耗的影响。研究发现,随着转速的提升,活塞的窜气量及摩擦功耗会加剧,导致发动机效率降低;活塞环-缸套摩擦副的表面纹理方向影响窜气量和摩擦功耗,采用活塞环横向纹理和缸套纵向纹理配合时,对活塞环窜气量及摩擦功耗的改善效果较好;活塞环和缸套的表面粗糙度对密封和润滑特性有较大影响,当缸套表面粗糙度增大时,窜气量先减小后增大,摩擦功耗先增大后减小,而在一定范围内,当活塞环表面粗糙度增大时,窜气量和摩擦功耗都减小。     

SKL 8NVD-36A柴油机应用金属磨损自修复剂的试验研究

通过SKL8NVD-36A船用柴油机的台架试验,研究了金属磨损自修复剂对柴油机动力性、经济性以及缸套-活塞环摩擦副的影响。研究结果表明,金属磨损自修复剂对缸套-活塞环摩擦副具有良好的减磨效果,可自动修复缸套表面。柴油机润滑油中添加金属磨损自修复剂运行60h后,缸套表面形成了无色透明、光滑的覆盖层,缸套表面粗糙度降低,缸套推力面磨损尺寸平均修复了0.06mm,柴油机各气缸的压缩压力提高了50~150kPa,各负荷工况点的燃油消耗率降低了1.8~7.2g/(kW.h)。     

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。     

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。     

活塞环/缸套摩擦副表面织构优化设计方法

应用表面织构改善活塞环/缸套摩擦副的摩擦学特性,是改善其工作经济性、可靠性的最有效手段之一。以质量守恒润滑模型与微凸体接触模型为基础,构建面向织构系统的混合润滑模型。在混合润滑模型的基础上,通过选择合适的活塞环/缸套摩擦副性能评价指标,确定优化活塞环/缸套摩擦副性能的目标函数,结合粒子群优化算法,研究一种在活塞环表面对不同深度微凹坑进行优化设计的新方法。基于大量的数值模拟试验可以发现,具有优化织构深度的微织构可以提高活塞环/缸套摩擦副摩擦学性能,提高了承载能力,降低了摩擦力,验证了所提出的织构优化设计方法是可行的。     

激光淬火在高压空气压缩机气缸套中的应用

通过对高压空气压缩机气缸套内表面激光淬火与传统热处理对比, 结果表明经过激光淬火大大提高了缸套的耐磨性、抗疲劳、耐腐蚀、抗氧化等性能,且改善了摩擦副间的润滑状况,从而很好地延长了气缸套和活塞环的使用寿命.     

基于多重分形的摩擦振动信号研究

为提取摩擦振动的特征信号和实现摩擦振动特征信号的表征,在摩擦磨损试验机上进行船用柴油机缸套-活塞环摩擦副摩擦磨损模拟试验,应用总体经验模式分解对缸套-活塞环摩擦副的非线性、非平稳的摩擦振动信号进行降噪,并应用多重分形对摩擦振动信号进行分析,得到多重分形谱图及其参数。研究结果表明,随着摩擦磨损试验的进行,缸套-活塞环摩擦副摩擦振动信号振幅分布多重分形谱和频率分布多重分形谱呈现一定的变化规律;多重分形谱图及其参数能够实现摩擦振动信号特征的表征,可以用于摩擦副摩擦振动状态的识别。     

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。