内燃机缸套-活塞环润滑计算的研究进展

内燃机中的缸套-活塞环是非常重要的摩擦副之一，对这对摩擦副进行润滑分析将有助于提高其寿命和可靠性。本文在已有的研究工作和文献调研的基础上，对缸套-活塞环摩擦副润滑计算分析研究的概况、发展过程、影响因素、研究现状等进行了简要的综合介绍和分析评述。并指出了现有研究工作存在的问题和进一步研究的主攻方向及其必要性，展望了这方面研究工作的发展前景。     

内燃机缸套-活塞环润滑计算的研究进展

内燃机中的缸套-活塞环是非常重要的摩擦副之一,对这对摩擦副进行润滑分析将有助于提高其寿命和可靠性.本文在已有的研究工作和文献调研的基础上,对缸套-活塞环摩擦副润滑计算分析研究的概况、发展过程、影响因素、研究现状等进行了简要的综合介绍和分析评述.并指出了现有研究工作存在的问题和进一步研究的主攻方向及其必要性,展望了这方面研究工作的发展前景.     

内燃机活塞环-缸套摩擦副摩擦学的研究进展

论述了内燃机活塞环-缸套摩擦副的摩擦学研究现状和进展,讨论并展望了内燃机活塞环-缸套摩擦研究中需要进一步解决的问题.     

活塞环-缸套贫油润滑特性仿真分析

为研究柴油机在贫油润滑状态下活塞环-缸套摩擦副的润滑特性,以活塞环-缸套摩擦副为研究对象,基于平均雷诺方程和微凸体接触模型,建立活塞环-缸套摩擦副一维混合润滑模型,并在该模型的基础上,根据来流油膜厚度计算贫油状态润滑域,得到贫油润滑模型。通过贫油润滑模型,对不同载荷、不同频率、不同贫油程度对润滑油膜厚度、摩擦力、摩擦因数等参数的影响进行仿真。结果表明：在贫油润滑时油膜厚度分布规律与富油润滑时的分布规律类似,但油膜厚度与润滑区宽度均小于富油润滑;微凸体承载力占比增大,动压润滑效应被削弱,摩擦因数增大。     

缸套—活塞环摩擦学系统漏气与润滑和摩擦与磨损的计算

内燃机缸套-活塞环系统中有许多的摩擦学现象.本文对系统中的摩擦、磨损、润滑和密封等进行了较为全面的分析.特别是在磨损分析中,结合润滑状态,建立了一个同时考虑边界润滑下的磨损与三体磨粒磨损的综合模型,从而可以更实际地反映系统的磨损状态.本文的分析计算结果可以为摩擦学设计以及系统的优化提供有力的依据.     

内燃机缸套─活塞环混合润滑特性及摩擦力分析

本文基于二维Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程分析了缸套─活塞环的润滑特性，并且计算了缸套─活塞环间的摩擦力，考虑了表面粗糙度、微凸体接触以及活塞环装入缸套后的变形等形响因素。结果表明，缸套─活塞环间的油膜厚度沿周向是不均匀的，采用二维Ｒｅｗｏｌｄｓ方程可以准确地描述缸套─活塞环的摩擦及润滑特性以及润滑特性沿活塞环周向的变化。     

低速二冲程柴油机活塞环-缸套润滑模型及相关软件开发

在传统润滑模型基础上,将活塞环润滑特性、活塞环动力学、滑油输运、环组窜气、几何结构参数、缸套变形,固体颗粒等多因素进行耦合,建立了考虑针对低速二冲程柴油机的结构与供油方式的特殊性的供油润滑模型,并对环组间的窜气以及低速二冲程柴油机缸套表面所特有的表面织构与油槽结构进行研究。结果表明：低速机活塞环跨越动压、混合以及边界润滑三个区域,润滑油的供给条件及固体颗粒的存在直接影响着活塞环—缸套摩擦副的润滑状态。     

内燃机活塞环-缸套摩擦副润滑影响因素的研究现状与展望

论述了结构参数、气缸套变形、颗粒物、润滑油黏度、温度、表面形貌、活塞二阶运动等因素对内燃机活塞环-缸套摩擦副润滑影响的研究现状与进展,讨论并展望了活塞环-缸套摩擦副润滑研究中需要进一步解决的问题。     

内燃机活塞环-缸套摩擦磨损过程性能研究

利用钻铣床作为试验台和动力源,自行设计了活塞环-缸套磨损的试验装置,利用它可以设计进行载荷、转速、润滑条件对磨损的试验。通过比较分析,得出了活塞环-缸套在不同条件下的摩擦磨损特性。该试验装置对设计改进有一定的参考价值。     

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。     

用耦合分析法研究内燃机活塞环-气缸套传热润滑摩擦问题

在以往对活塞环-气缸套润滑摩擦性能的研究中,大都忽略了活塞组-气缸套间的导热,或者将导热过程简化,这与该摩擦副的实际润滑摩擦状况相去甚远.把柴油机缸内燃气、活塞、活塞环、润滑油膜、气缸套、冷却介质作为一个耦合体,考虑各部件间及相应物理场间的耦合关系,采用耦合分析法建立了活塞环-气缸套的三维非稳态热混合润滑摩擦模型.该模型以三维瞬态热传导模型、动压润滑模型和润滑油膜传热模型为基础,并考虑了润滑油的黏温变化、燃烧室燃气泄漏、表面粗糙度、油膜破裂位置以及气缸套圆周方向上的非轴对称性等影响因素.采用上述模型,对6110型柴油机活塞环-气缸套摩擦副进行了传热、润滑、摩擦耦合分析,得到了活塞组-气缸套的温度场,并用试验证实了耦合模型的正确性;与此同时,得出了润滑油膜的温度、黏度、最小油膜厚度和摩擦热随曲轴转角和活塞环周向高度的分布曲线.     

活塞冷却喷射装置设计开发的试验验证

对新开发的活塞冷却喷射装置进行试验评估,评估其流量特性及油束速度与落点是否达到设计要求。评估结果表明,活塞冷却喷射装置油束速度与落点符合技术要求,但其流量特性不符合要求。对此,提出设计规范和改进意见,并对改进后的活塞冷却喷射装置进行验证试验。结果表明,改进后的活塞冷却喷射装置的流量和喷束速度达到技术要求,使活塞温度场分布和梯度都达到发动机强化设计的要求。     

基于缸套失圆的活塞环结构参数对密封与摩擦性能的影响研究北大核心CSCD

以某非道路高压共轨柴油机为研究对象,采用仿真和测试相结合的方法,建立了整机耦合装配模型与活塞环组动力学模型,研究了干式缸套的失圆变形。在考虑缸套失圆变形的基础上,研究了活塞环结构参数对窜气量、机油消耗量和摩擦损失的影响,并通过正交设计方法进行了活塞环径向弹力、开口间隙和侧向间隙对窜气量、机油消耗和摩擦损失的影响研究。研究结果表明,活塞环结构参数中,二环径向弹力、二环开口间隙和顶环侧向间隙对窜气量的影响最大,油环径向弹力、二环开口间隙和顶环侧向间隙对机油消耗量的影响最大,油环径向弹力、油环开口间隙和油环侧向间隙对摩擦损失的影响最大。     

一种改进的活塞燃气侧换热边界修正方法

提出了一种活塞燃气侧换热边界修正方法。在传统经验公式基础上,该方法基于能量守恒定律修正活塞燃气侧换热边界,并以某柴油机活塞为例进行了验证。结果表明:该方法计算的活塞燃气侧换热边界比传统公式法精确,比三维燃烧过程仿真分析获得换热边界的方法高效,适用于柴油机设计阶段活塞温度场快速评估。     

纳米SiO_2润滑油改善内燃机气缸套-活塞环润滑摩擦性能的基础试验研究

利用分散法制备了不同质量分数的纳米SiO_2润滑油,并考察其悬浮稳定性。通过四球摩擦磨损试验机对纳米润滑油进行极压试验和长摩试验,以此来模拟活塞靠近上止点附近时气缸套-活塞环摩擦副处于混合润滑的状态,以及活塞远离上止点时气缸套-活塞环摩擦副处于流体动压润滑的状态,分别考察纳米润滑油的极压性能和减摩性能;采用对置往复摩擦磨损试验机模拟内燃机上止点附近气缸套-活塞环的工作环境,以真实内燃机气缸套-活塞环材料作为摩擦副,进一步考察纳米SiO_2润滑油在变工况条件下(变温度、变速度、变载荷)的润滑摩擦性能,利用场发射扫描电镜FE-SEM观测了气缸套磨损表面的形貌,并分析纳米SiO_2润滑油改善润滑摩擦的机理。试验结果表明:应用纳米SiO_2添加剂可以显著提高基础油在混合润滑状态时的抗磨能力及在流体动压润滑状态时的减摩效果,在最佳添加浓度下,磨斑直径和平均摩擦系数分别下降了51.9%、46.7%;在上止点附近,气缸套-活塞环摩擦副的润滑状态为混合润滑,纳米SiO_2粒子的添加可以显著提高润滑油的抗磨减摩性能,在高温、低速、重载条件下摩擦系数分别下降10.5%、10.3%、5.9%;纳米SiO_2粒子在摩擦过程中在摩擦副表面起到"滚珠轴承"和抛光的复合作用。     

活塞环开口过渡曲线的优化拟合

从活塞环自由型线的计算及其特征出发，分析了活塞环开口过渡曲线对机床切削性能的影响，讨论了现有活塞环开口过渡曲线存在的不足，通过对几种曲线特征的比较，选择了最佳的曲线形式对活塞环开口过渡曲线进行了拟合，并在笔者所研制的活塞环外圆数控车床上进行了实际切削验证。     

考虑活塞热变形的活塞裙部润滑计算分析

采用三维有限元方法进行了柴油机活塞的热分析 ,计算得到了活塞的热变形 ,建立了活塞裙部考虑热变形的流体动力润滑模型。利用这个模型进行了考虑活塞裙部热变形的润滑计算 ,通过和冷态的润滑计算结果对比 ,发现热变形对活塞的润滑性能有很明显的影响 ,应在活塞裙部设计中予以考虑。     

活塞裙部型线研究

现代高速、高性能发动机上,活塞裙部是活塞设计中特别重要的部位。裙部形状和表面粗糙度影响着活塞裙部流体动力润滑状态（动态油膜的形成与保持）,直接影响到发动机的性能。本文在了解活塞裙部动力润滑理论及内燃机动力学的基础上,通过调试活塞裙部流体动力润滑计算Fortran源程序检验程序的正确性,并掌握活塞裙部型线设计的基本方法。     

活塞式内燃机的摩擦产热仿真研究

研究了活塞组与气缸套壁面的摩擦问题,建立了活塞组与气缸套壁面的摩擦产热模型;采用液体摩擦理论,研究了滑动轴承的摩擦产热问题,建立了滑动轴承的摩擦产热模型;结合燃油的流动问题,采用能量守衡的方法,建立了柴油与喷油泵油道间的摩擦产热模型;给出了两种不同材料的物体相互摩擦的摩擦热分配模型。最后,利用所建模型进一步研究了发动机转速、大气温度、大气压力等因素对发动机摩擦热流量的影响。