活塞环-缸套摩擦磨损性能的实验研究

活塞环-缸套的摩擦学性能直接影响内燃机的工作性能,降低活塞环的磨损量对提高内燃机的可靠性和耐久性,保证内燃机经济、可靠地工作具有决定性的作用。文中通过实验得出活塞环-缸套在不同工况下的摩擦磨损性能,根据实验结果绘制曲线进行分析,从中找出活塞环-缸套摩擦磨损的有关规律。     

阳极PED技术制备活塞环表面陶瓷涂层的研究

在内燃机中,由于摩擦产生的输出功率损失达到20%,可见摩擦磨损是影响内燃机燃油效率的关键因素,其中,活塞环-缸套摩擦副产生的摩擦在内燃机摩擦中占比超过50%,因此,改善活塞环组件的摩擦学性能对提高内燃机性能有着重要的意义。本文对活塞环表面改性、活塞环表面织构、润滑条件等影响活塞环摩擦学性能的因素进行了阐述,着重对利用阳极等离子体电解沉积(PED)技术制备活塞环表面涂层的技术研究进行了介绍,并给出一种利用该技术制备陶瓷涂层的方案供参考。     

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。     

内燃机活塞环组降低摩擦功耗的新方法

分析了活塞环组的摩擦损失,研究了活塞环的结构变化。根据当今内燃机产品发展中面临的问题和需求，提出了活塞环组中的两个气环改为一个气环的新结构。根据流体动力润滑理论与活塞环载荷方程，分析了一个气环与两个气环的不同摩擦功耗。结果表明，采用一个气环后的摩擦功耗有大幅度降低。高质量的一个气环，能够完成现有两环的密封润滑功能,这样的结构设汁新方法有助于推进内燃机的轻量化。     

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。     

内燃机缸套-活塞环摩擦学研究回顾与展望

内燃机缸套-活塞环摩擦副是一个典型的摩擦学系统,其中含有多种类型的摩擦和磨损,润滑、摩擦、磨损的相互作用十分显著。其摩擦学性能对提高内燃机的可靠性和耐久性,保证内燃机经济、可靠地工作具有决定性的作用。其摩擦学问题的研究一直是人们关注的热点之一。     

缸套-活塞环磨损失效分析及其表面织构强化研究

缸套-活塞环摩擦副表面磨损失效占到内燃机故障成因的三成以上。高温高压的极端条件下，缸套-活塞环之间的润滑油膜形成困难，因而易用形成表面磨损。该文结合实际工况下的缸套表面磨损形貌，分析了磨损的形式及其机理，阐述了表面织构改性技术对降低缸套内表面磨损的作用，并研究了织构形貌、分布、尺寸、面积占有率等影响因素对磨损性能的影响。研究发现：分区设计多种图案织构、选用合适的深径比和面积占有率是提升耐磨性、降低制造和维护成本的有效方式。以上研究对高性能内燃机缸套-活塞环的设计制造提供参考。     

考虑润滑油供给条件的油环-缸套摩擦副润滑分析

内燃机油环-缸套摩擦副润滑分析,多采用富油条件或假定某种特殊边界条件,与油环-缸套摩擦副实际润滑油供给状况不相符。以某四行程内燃机为研究对象,研究油环-缸套间润滑油流动与供给,确定油环进口油膜厚度;在此基础上,根据流量平衡和压力平衡,确定油环上、下轨各段工作面边界条件,并分别对各段求解Reynolds方程,分析油环-缸套摩擦副在计及润滑油供给条件下的润滑性能,并与富油状况对比。研究结果表明,计及供油状况下,油环-缸套摩擦副在上、下行程的润滑性能不对称,最小油膜厚度、最大油膜压力、摩擦力及摩擦功耗与富油状况均有一定差异,特别是在上行程差别显著。可见,考虑进口润滑油供给条件分析内燃机油环润滑性能,将对活塞环-缸套摩擦副的设计信赖性产生积极影响。     

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。     

降低摩擦功耗的汽油机活塞组件优化设计

本文着重探讨在降低摩擦功耗提高燃油经济性方面,马勒公司在汽油机活塞组件(分别从活塞、活塞环组和活塞销)上提出的优化设计方案,在理论分析和发动机台架试验数据的共同支撑下,完成对发动机降低摩擦功耗提高燃油经济性方面的升级换代工作,从而保证该款发动机满足客户新一阶段燃油耗要求,延长该发动机的生命周期。     

内燃机缸套表面形貌摩擦学设计的探讨

本文从内燃机汽缸套的磨合、耐磨性、摩擦功耗和机油耗4个方面,讨论了缸套表面形貌的要求,对设计上需要确定的表面形貌进行了探讨。强调活塞环表面形貌对缸套表面形貌所起的决定性作用,提出缸套的表面形貌设计和标志磨合结束的形貌参数的制定,必须与活塞环的表面形貌一起综合考虑。推荐使用表面形貌参数R_q,R_(sk),R_(ku),并建议在磨合指标中采用相关函数分析和累积高度分布曲线。     

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。     

柴油机曲轴主轴承润滑性能分析

基于弹性流体动力润滑(EHD)和轴承动力学理论,计及轴瓦、轴颈的粗糙度及曲轴和轴承座变形的影响,建立四缸内燃机主轴承的润滑分析模型。在此模型的基础上,分析轴承间隙、供油压力和轴承宽度等参数对内燃机主轴承润滑性能的影响。结果表明:第4轴承的最小油膜厚度较小,最大油膜压力较大,摩擦功耗最大,即具有较差的摩擦性能;为减少摩擦功耗,应在保证可靠的润滑性能的前提下,适当地增大轴承间隙、减小供油压力和减小轴承宽度。对第4主轴承进行优化分析,优化后的最小油膜厚度增大,最大油膜压力减小,摩擦功耗有所降低。     

内燃机气缸套-活塞环磨合过程的模拟试验研究

通过自行设计实验装置,对柴油机磨合过程中气缸套、活塞环的摩擦磨损过程变化规律进行了模拟试验研究,得出了不同材料、润滑方式、速度、时间等因素对磨合过程影响的结论,为内燃机活塞环-缸套的设计提供参考依据.     

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。     

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。     

内燃机缸套活塞环系统的摩擦学设计

本文在系统思想的指导下,采用理论分析与润滑计算相结合,对内燃机摩擦副缸套一活塞环系统在正常工作时的摩擦,润滑、磨损等摩擦学行为进行了探讨,并根据研究结果。以桶面环为对象,以Ｓ１９５单缸紫机机的参数为例,编掉了通用内燃机摩这设计软件,以实现对内燃机缸套一活塞环系统的摩擦学设计和使用效果的预测。     

激光活塞环

本文介绍了激光活塞环的热处理特点;分析了激光处理后所形成的硬化带的金相结构和硬度分布状况;讨论了激光活塞环的摩擦性质和磨损特性曲线以及具有较高热稳定性和热硬性的优点;叙述了激光新技术对活塞环的三个贡献,即: 1.在提高活塞环表面硬度的同时,合理地改变了硬化布局,从而改善了润滑条件,降低了摩擦系数。2.在使活塞环获得深度硬化的同时,避免了硬度值的突变,从而增加了产品的使用寿命和获得较均匀的磨损。3.经过激光处理后形成的硬化带,具有较高的热硬性和热稳定性,因而可以更适用于现代高压高速内燃机。     

缸套-活塞环摩擦学性能模拟实验研究

为模拟内燃机缸套-活塞环运动,设计适用于缸套-活塞环的往复式摩擦性能试验台,由传动系统、加热系统、加载系统组成。根据系统中悬臂梁和活塞环专用夹具不同的使用要求,分别进行结构设计和有限元分析。结果表明,当实验条件达到预设极限值(加热温度130℃,摩擦力500 N)时悬臂梁和活塞环专用夹具均能满足使用要求。试验台使用二维力测力传感器,通过特殊装配设计,可同时测量摩擦力和法向负载。通过摩擦性能实验验证,缸套-活塞环在较低负荷(61.7、92.6、123.4 N)条件下,摩擦因数随转速的增大而急剧减小;在较高负荷(250.8、322.5 N)条件下,摩擦因数随转速的增大有所减小并逐渐趋于稳定状态。     

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…