活塞环-缸套摩擦磨损模拟实验方法研究

提出了一种评价活塞环柛滋啄Σ聊ニ鹦阅艿目焖倌D馐笛榉椒ǎ兄屏送词侥D饽Σ聊ニ鹗笛榛睾伞⑺俣鹊仁笛椴问湍Σ亮Α⒆苣コ痰仁笛榻峁牟馐宰爸眉捌浼扑慊莶杉硐低常- 实验直接采用被测的活塞环和缸套作为试样,这不仅使模拟实验更接近实际情况而且大大减少了试样制备的工作量. 以表面涂覆Ti-TiN耐磨涂层的492 发动机活塞环及与其配副的缸套为试样进行了重复性实验,结果表明:用质量法测量的磨损量最大相对误差＜8.5%;摩擦力的最大相对误差<2%.     

液固二相流体润滑状态下表面形貌特性的变化

从分析具有代表性的活塞环－缸套摩擦磨损实验入手，对比不同流体润滑条件下缸套的表面支承系数、中心区流体存储系数和峰谷储油系数等参数，研究了液固二相润滑条件对摩擦副摩擦行为的影响。     

模拟活塞缸套摩擦副的仿生非光滑表面的摩擦学研究

根据仿生学原理,利用铝合金活塞和铸铁汽缸套的材料设计了普通结构和几种仿生结构的摩擦副,并在摩擦磨损试验机上进行了对比试验。结果表明,在干摩擦时,非光滑结构与普通结构的摩擦副的摩擦性能差异不大。在沾油润滑条件下,仿生非光滑结构的摩擦副的抗黏着磨损性能明显优于普通结构。其原因是在有润滑条件时,仿生非光滑结构具有较强的贮存润滑油及形成油膜的能力。     

Coupling problem between the dynamical and tribological behaviors in the piston-liner systems of multi-cylinder IC engines

As a central subsystem, the piston-liner systemtakes the most important role in internal combustion en-gines, and as it is well known, both the dynamic be-havior and tribologcal behavior determinate the operat-ing properties of the whole engine to a great…     

表面织构对发动机活塞/缸套摩擦性能的影响

为探讨表面织构对发动机活塞/缸套之间的摩擦特性的影响,利用微细电解加工技术在真实的活塞裙部表面制作了4种不同直径,5种不同深度的微米级表面织构;为模拟发动机的运动状态,研制了往复式摩擦磨损试验机,以活塞裙部片段为上试样,缸套片段为下试样,分别在4种不同载荷和转速条件下,对活塞/缸套摩擦性能进行了评价.研究表明,表面织构在活塞/缸套的摩擦过程中表现出了很好的减摩效果,直径250 μm、深度5 μm的表面织构在载荷200 N,转速200 r/min的条件下比没有织构的试样降低摩擦37.8%;磨损试验表明该种表面织构也可以起到较为明显的减磨作用.     

快速压缩机漏气量的计算方法

以自主研发的快速压缩机为研究对象,对燃烧缸内可燃混合气的泄漏量进行了计算。由于密封不好和活塞速度较慢,快速压缩机出现漏气,混合气的泄漏量与压缩比和活塞的速度有关。作者利用已知的缸内压力-时间关系曲线,对活塞的有效漏气面积进行了计算,在根据燃烧时缸内压力变化关系曲线对燃烧缸的漏气量进行了计算。漏气量的计算可以实现对缸内压力曲线修正,同时也可以对燃料的低热值进行修正,研究结果有助于提高计算精度和准确分析燃烧特性。     

介质压力及O形橡胶圈压缩率对往复运动轴封性能的影响

以液压缸往复密封中的O形橡胶圈为研究对象,建立其二维轴对称模型。在摩擦系数为0.1,不同介质压力和不同预压缩率的情况下,运用有限元软件ANSYS workbench对O形圈的变形情况及应力大小进行分析。结果表明：O形密封圈在缸筒和活塞杆间隙处应力集中最明显,说明在此位置容易被挤进间隙,造成间隙咬伤,导致密封失效。在压缩率小于15%,介质压力小于15MPa的情况下,剪切应力始终小于丁腈橡胶的剪切强度;在压缩率超过15%时,容易造成 O形圈应力松弛,发生压缩变形;介质压力超过15MPa,剪切应力急剧增加,在往复运动下,密封圈会不断地被摩擦磨损,很容易产生积累损伤,导致裂纹的产生或破损。     

缸套振动求解及其对活塞裙润滑性能影响分析

摘 要：建立了考虑缸套振动的活塞动力学和混合润滑耦合模型,并使用Broyden算法对缸套振动特性进行了求解。在综合考虑活塞裙部及缸套的表面粗糙度、弹性变形、接触等因素对活塞裙部润滑性能影响的基础上,使用Broyden算法求解缸套振动特性,并研究了缸套振动对活塞二阶运动、活塞裙部润滑性能的影响。结果表明：做功冲程缸套的振动位移以及加速度最大,且随着转速的增加,位移响应幅值增大;与不计缸套振动相比,计入缸套振动的活塞二阶运动速度出现剧烈振荡,局部油膜压力幅值以及最小油膜厚度会明显波动,平均摩擦功耗增加。     

汽油机活塞二阶运动分析及优化设计

为了降低活塞二阶运动并寻求优化措施,综合考虑裙部润滑摩擦状况、活塞体径向刚度、活塞体及缸套热态型面影响,建立某汽油机活塞组件动力学模型,采用数值仿真方法进行分析研究.从换向平稳性、运动平稳性、活塞敲击能和摩擦损耗4个方面对活塞二阶运动计算结果进行评价.分析在多种工况下（1 200、4 200、6 000 r/min）活塞裙部型线、配缸间隙和活塞销偏置对活塞二阶运动的影响,以敲击能和摩擦损耗为主要评价标准,提出相应的优化思路.结果表明：优化后的裙部型线使活塞的径向位移和角位移有一定幅度减小,径向位移最大值在3种工况下分别降低了22.2%、19.8%、21.2%,角位移最大值降低了12.9%、13.3%、23.6%;活塞对缸套的动态敲击力在优化后也有明显降低,为活塞整体优化提供可靠依据.     

Resin Matrix Brake Materials Reinforced by Nano-Al_2O_3 for Mining Equipment

To verify the effect of Al_2O_3 particle content and size as an abrasive on resin matrix friction materials for mining equipment, the tribological performance of friction materials was studied by using a blockon-ring tribotester over a wide range of applied load and sliding speed. The testing conditions simulated brake conditions of mining equipment. The antiwear property of nano-Al_2O_3 was superior to that of micro-Al_2O_3 for friction materials. The friction coefficients of specimens increased with the increase of nano-Al_2O_3 content. The wear rates decreased with increasing nano-Al_2O_3 content. The wear rates of specimens containing nano-Al_2O_3 was about 2-8 times lower than that of specimen with micro-Al2O3. The specimen with 10.5 vol% nano-Al_2O_3 showed the best tribological properties. The wear mechanism of specimens with nano-Al_2O_3 was abrasive wear and plastic deformation.     

Tribological properties of CrN coating deposited on 20CrMo against tin bronze

A CrN coating was deposited on the piston pin material 20CrMo. The tribological properties of 20CrMo and CrN coating against tin bronze QSn7-0.2 were compared by pin-on-disk tests under dry friction and oil lubrication, respectively. The cross-sectional morphologies and structures of the coating were characterized through scanning electron microscopy and X-ray diffraction. The hardness, elastic modulus, and adhesion strength of the coating were tested through nano-hardness and scratch tests. The wear tracks were tested with an optical profilometer, and wear volume was calculated. Under dry friction conditions, the CrN coating exhibited a significantly stable friction coefficient and a relatively lower wear rate against QSn7-0.2 at various temperatures compared with 20CrMo. The wear rate decreased by 98.5% at 700°C. Under poly-alpha-olefine lubrication, the CrN coating reduced the load effect on the friction coefficient. Under engine oil 5 W40 lubrication, the CrN coating improved the tribological properties under high speed and heavy load conditions. Simultaneously, the CrN coating changed the friction and heat flow with increasing temperature.     

钻井泵活塞接触应力分析

活塞的密封性及摩擦磨损等性能都主要和活塞皮碗与缸套内壁间所形成的接触应力有关,因此,接触应力分布规律的研究具有重要的实际意义.利用有限元分析方法,得出了活塞在静态和动态情况下,接触应力的分布规律,同时分析了在改变活塞尺寸和工作压力的情况下,接触应力的分布问题.     

GF增强尼龙1010复合材料的磨擦学性能研究

制备了玻璃纤维（GF）增强尼龙1010复合材料,在环一块磨损试验机上研究了复合材料的摩擦学性能。结果表明：GF含量对复合材料的摩擦学性能有显著影响,GF质量分数为35％时增强效果较好;随着滑速的增加,GF增强尼龙1010复合材料的摩擦系数和磨损量持续上升。干摩擦下的复合材料磨损以疲劳断裂和粘着为主,且纤维出现磨损、断裂及从基体中剥落的现象。在油润滑下材料向对偶产生轻微的转移,与干摩擦相比复合材料的摩擦系数和磨损量大为降低;水润滑下的尼龙以化学腐蚀磨损和磨粒磨损为主,此时复合材料摩擦系数也有较大程度的降低,但磨损量较干摩擦增大。     

零重力模拟气动悬挂系统的开发及关键技术

为了模拟低频空间结构动力学测试时的零重力环境,研制出一种高精度的气动悬挂系统,解决了系统设计中的气动关键技术问题.从系统设计角度分析了试验装置的工作原理和系统参数对垂直悬挂频率的影响,以指导系统的低频设计.基于空气静压润滑的原理,设计了内部供压节流孔支撑的无摩擦气缸以消除系统的摩擦力,建立了活塞和缸筒间隙内气体泄漏流动和径向承载能力的数学模型,并分析了结构参数对其性能的影响,指出影响气缸性能的关键因素是活塞间隙和节流孔尺寸.利用比例阀构建了压力控制系统以实现高精度的重力补偿.试验结果表明,该气动悬挂系统可以满足低频、高精度和无摩擦的设计要求,验证了方案的可行性和有效性.     

紧固件表面锰系磷化膜的制备及摩擦磨损性能

为了提高核主泵紧固件的摩擦磨损性能,采用三种磷化工艺在40Ni Cr Mo7钢表面制备了锰系磷化膜.采用多功能材料表面性能测试仪进行了往复摩擦磨损试验,并研究了在有无润滑条件下,不同工艺对磷化膜摩擦磨损性能的影响.采用扫描电子显微镜和能谱仪表征了磨损前后磷化膜表面的组织形貌和化学成分,并分析了其磨损失效机制.结果表明,通过工艺Ⅱ制备的磷化膜具有最优的摩擦磨损性能.磷化膜特有的孔隙结构具有储油能力,有利于改善其摩擦学性能.随着法向载荷的增加,磷化膜的塑性变形增大,抗剪切强度降低,且摩擦系数呈先缓慢下降后急剧上升的趋势.     

内燃机汽缸套活塞环模拟磨损试验

本文是“高磷铸铁汽缸套磨损失效分析”的姊妹篇。在往复式滑动磨损试验机上对汽缸套、活塞环进行了模拟磨损试验,试验结果证明,传统的用磨粒磨损解释汽缸套、活塞环磨损的理论是有较大局限性的,用分层磨损理论来解释汽缸套的磨损机理是较切合实际的。     

微隙技术在柴油机上的油耗试验

分析了微隙技术提高柴油机气缸密封性的机理.在2135Ca型柴油机上进行了3种不同的活塞与缸套间隙、不同活塞环开口间隙方案下的油耗试验.结果表明:采用活塞与缸套的间隙为0.17mm、活塞环开口间隙为0.50mm、修正活塞的外形、对活塞及活塞环作微隙技术化学热处理的方案,能有效地降低油耗,延长活塞环寿命,有助于提高发动机的综合性能.     

活塞环表面Cr/CrN纳米多层膜的微观结构

为改善发动机活塞环的摩擦学性能,提高其使用寿命,采用多弧离子镀技术在活塞环表面制备了Cr/CrN纳米多层膜.采用x 射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、俄歇能谱仪（AES）、纳米硬度仪和CETR摩擦磨损试验机,系统分析了不同调制周期Cr/CrN纳米多层膜的微观结构、成分分布、纳米硬度和抗滑动磨损性能.结果表明：Cr/CrN多层膜由CrN、Cr2N和Cr相组成,在CrN（200）方向上出现择优取向.随调制周期的减小,多层膜的硬度和残余应力增大,当调制周期为80nm时,多层膜的硬度值最高达到21.5GPa;当调制周期为120nm时,H³/E²值达到最高,此时划痕临界载荷值最高.根据摩擦磨损试验结果可知,与电镀Cr和CrN涂层相比,Cr/CrN多层膜具有相对较好的抗滑动磨损性能,其磨损机制主要以磨粒磨损为主,有可能替代原活塞环Cr电镀层.     

碳纤维增强摩擦材料的摩擦表面层

利用D-MS摩擦磨损试验机研究了碳纤维增强摩擦材料的摩擦磨损性能,并利用扫描电镜和能谱仪对其表面结构和微区成分进行了观察和测定,对热重分析试验的结果和摩擦磨损性能试验的结果进行了分析。结果表明:碳纤维摩擦材料在100～300℃内随温度升高摩擦磨损性能无明显降低,摩擦因数有所提高。碳纤维摩擦材料摩擦表面可分为富铁层、热力疏松层、变形强化层三层。摩擦表面工作层对材料表面获得稳定的摩擦磨损性能起重要作用。碳纤维的高导热性对材料的摩擦表面层结构有重要影响,它有利于减少热影响表面层深度,在本试验条件下,摩擦热影响表面层的深度约为0.55mm。     

发动机气缸漏气的原因及预防措施

气缸的密封性对发动机的动力性、经济性和使用寿命有着非常重要的影响.分析了气门、气缸垫和活塞环漏气的原因,提出了相应的预防措施,从而保证了发动机的良好性能.