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。     

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…     

考虑时变效应的织构缸套润滑性能分析及试验研究

内燃机缸孔内的时变效应和气压变化对活塞环受力影响不可忽略,而织构形貌参数对发动机油耗性能的影响也有待深入研究。为此,构建考虑时变效应和缸内气体压力变化的织构化缸套-活塞环摩擦副的流体动压润滑模型,采用多重网格法求解模型获得润滑油膜压力分布规律,进而获得缸套-活塞环间的最小油膜厚度和摩擦力,并针对装配织构缸套的发动机开展台架试验。计算结果表明：缸内气体压力变化影响活塞环径向受力,时变效应使缸套-活塞环受挤压效应的影响;织构化缸套能够增加润滑油膜厚度、减少摩擦力,当微凹坑深度为4~7 μm,织构面积密度较小如为5%、10%时,能够获得较佳的最小油膜厚度与摩擦力值。台架试验表明,与原发动机相比,装配织构缸套的发动机油耗性能明显改善,在中高转速下燃油耗降幅较为显著,油耗最大下降14.5%,而24 h机油耗减少26.48%。     

润滑油对发动机活塞环油膜厚度及整车油耗的影响

以活塞环及缸套作为研究对象,基于AVL-EXCITE对不同规格润滑油润滑下的发动机活塞油膜厚度及活塞摩擦损耗进行仿真分析。结果表明:发动机第三道活塞环油膜厚度对发动机摩擦损失影响最大。通过对不同规格润滑油条件下第三道活塞环油膜厚度及总摩擦损失进行仿真,表明当发动机转速在1 000~3 000 r/min时,活塞环处于混合润滑状态,随着转速的增加油膜厚度先增大后减少;降低黏度有助于减少低速轻载时的摩擦损耗,但黏度过低会使重载状态下活塞油膜厚度变薄而增大摩擦损耗。通过整车NEDC试验对仿真结果予以验证。     

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。它的质量优劣直接影响到柴油机的各项性能及使用寿命。评价缸套活塞环这对摩擦付的好坏,往往包括耐蚀、耐磨、耐疲劳等多方面性能。其中耐磨性占着重要的地位,因为绝大部分的缸套与活塞环是由于磨耗过限而报废的。为了提高缸套与活塞环的耐磨性,目前     

活塞环—缸套摩擦副的二维润滑分析

活塞环—缸套摩擦副的润滑状态直接影响着发动机的正常工作,缸套的磨损状况是决定发动机寿命的重要因素。对活塞环—缸套摩擦副进行了二维润滑分析,考虑了多种因素的影响,联解了二维雷诺方程、膜厚方程和载荷平衡方程。计算结果表明：活塞环—缸套摩擦副的润滑状态受多种因素的影响。同时计算结果也显示,通常采用的一维润滑分析有其局限性,对活塞环—缸套摩擦副进行二维润滑分析是十分必要的。     

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。     

车辆发动机缸套-活塞环磨损失效分析

为实现对车辆发动机缸套-活塞环摩擦副磨损失效的全面分析和仿真计算,采用扫描电子显微镜观察大修发动机缸套-活塞环试样表面形貌,分析其磨损失效特征。依据发动机保险期实验及大修部件磨损失效检测数据,分析缸套-活塞环组件各磨损参数,采用 Pearson 相关分析方法,对缸套-活塞环组件各磨损参数与发动机功率、比油耗及其相互之间关系进行相关性分析和比较。结果表明：缸套磨损量与发动机功率变化量、比油耗变化量的相关程度高,且同其他磨损参数间的相关系数总值最大,确定缸套磨损量为缸套-活塞环组件磨损的特征参数。     

用SRV试验机评价柴油机油摩擦磨损性能

采用SRV 4型摩擦磨损试验机为试验平台,以某商用车公司提供的发动机缸套-活塞环截取件作为摩擦副试验件,以15W-40 CF-4和15W-40 CI-4发动机油为润滑介质,建立评价柴油机油摩擦磨损性能的模拟试验方法,并使用该方法对油品配方中减摩剂的区分性及不同材质活塞环与润滑油的适配性等进行考察。试验结果表明:建立的模拟试验方法能较好地区分出具有优异抗磨性能的柴油机油,同样对油品配方中减摩剂和不同材质活塞环与润滑油适配性等有着较好的区分性,可以作为润滑油品开发者和OEM汽车厂家对油品配方开发和摩擦副材质筛选的模拟评价手段。     

纳米润滑添加剂改善摩擦磨损提高发动机性能的研究

以5W-30润滑油为基础油,Al_2O_3/TiO_2为纳米添加剂,配制添加剂质量分数为2%的纳米润滑油。通过摩擦学性能试验台模拟缸套-活塞环摩擦副实际工作过程,研究Al_2O_3/TiO_2纳米添加剂对摩擦学性能的改善;通过场发射扫描电镜(FESEM)对活塞环样本微观形貌进行观察,确定表面磨损情况;通过发动机台架实验研究确定实际使用工作过程中,纳米添加剂对发动机动力性能的影响。结果表明,润滑油中加入Al_2O_3/TiO_2纳米添加剂后,缸套-活塞环摩擦副摩擦磨损性能得到明显改善,摩擦因数和活塞环磨损率显著下降,摩擦因数最大下降50.6%,平均下降42%;活塞环磨损率最大下降34.8%,平均下降27.2%;活塞环表面微观形貌得到明显改善,磨损表面得到修复,划痕显著减少;在转速为4 400 r/min时随着负荷逐渐增大,发动机台架实验输出功率最高提升24.2%,低负荷功率增幅显著,高负荷范围内功率平均提升3.3%,动力性能得到较大提升。     

活塞环与汽缸壁润滑的理论分析(二)

(二)活塞环与汽缸套的弹性流体动压润滑上面关于活塞环与缸套润滑分析是基于以下的假设:环和缸套的材料是刚性的,而润滑油的粘度与所受压力无关。但是最近的研究证明:根据活塞环的工作条件和环套的材料以及通常使用的润滑油,利用Johnson的润滑状态图,可以得知:很多现有发动机中的活塞环和缸     

润滑油粘度对缸套/活塞环摩擦学性能的影响

在内燃机实际运行中,润滑油的粘度直接影响到润滑油膜的状态,因而活塞环在缸套中不同位置时的摩擦、润滑状态各不相同。文中以缸套活塞环为研究对象,建立了润滑计算模型,并运用该模型对缸内压力、温度、油膜厚度和摩擦系数进行了分析。结果表明,润滑油膜厚度和摩擦系数随转速改变而发生变化,而剪切稀化导致润滑油粘度减小是引起该变化的主要原因。最后,通过对计算结果的分析,提出了适用于缸套活塞环的润滑油粘度指标。     

发动机缸套-活塞环摩擦磨损特性试验研究

利用缸套-活塞环摩擦磨损试验台研究了速度，温度，载荷，供油等因素对缸套-活塞环系统摩擦磨损特性的影响。试验结果表明，缸套-活塞环摩擦副在发动机工作循环中润滑状态不断发生变化。在试验条件下，温度对摩擦磨损有显著影响，载荷和速度对摩擦力的影响较小。     

内燃机活塞环的等离子渗氮

本文阐述活塞环等离子渗氮设备、工艺及渗氮层的检测方法。活塞环经过等离子渗氮处理，提高了活塞环的表面硬度，耐磨性好。通过磨损实验发现经等离子渗氮的试样摩擦力矩小，即摩擦系数小，减摩性好。同时磨合接触面的温度低，有利于活塞环在缸套中高速运动时建立润滑油膜，提高了活塞环的抗咬合性，延长了活塞环的使用寿命。     

活塞环表面离子镀硬质膜的摩擦学性能研究

为了改善发动机活塞环的摩擦学性能和提高其使用寿命,采用离子镀技术在活塞环表面制备了CrN硬质膜,并利用SRV摩擦磨损试验机考察了硬质膜的摩擦学特性,研究结果表明离子镀硬质膜的摩擦系数基本与镀铬层一致,但磨损量远低于镀铬层的磨损量,与两种涂层活塞环配副的缸套试样的磨损量基本相当。     

基于多压力变温实验的缸套-活塞环摩擦因数预测研究

为探究内燃机中缸套-活塞环摩擦副在复杂工况下的摩擦因数变化规律,根据实际工况下的温度和压力,使用SRV高温摩擦试验机模拟内燃机系统缸套-活塞环之间的往复式摩擦运动,获得不同温度和压力下的摩擦因数,并测试不同温度下润滑油的黏度。以摩擦接触面温度、载荷和润滑油黏度为输入,摩擦因数为输出,构建BP神经网络预测模型。结果表明,BP神经网络具有较高的预测精度,测试集误差值稳定在1%以内,满足工程精度要求。     

内燃机缸套失圆对缸内机油消耗的影响

以某4缸4冲程内燃机缸套―活塞环摩擦副为研究对象,考虑实际工况下缸套内壁的非圆周向轮廓,研究缸套失圆对缸内机油耗的影响。计算活塞环与失圆缸套之间油膜厚度沿截面圆周方向的分布,然后分析缸内机油消耗的主要途径,建立润滑油缸内消耗的数学模型,计算失圆缸套的缸内机油耗,并通过与理想圆形缸套机油耗的比较,讨论分析失圆缸套对机油耗的影响。结果表明:失圆缸套与活塞环之间润滑油膜厚度的周向分布呈现明显的非均匀性,总体而言,失圆缸套的不同截面油膜周向均值较对应的理想圆形缸套的油膜厚度大一些。失圆缸套通过活塞环与缸套之间刮油作用、惯性甩油和开口间隙上窜而带来的润滑油消耗量大于理想圆形缸套的机油消耗量。考虑缸套失圆计算的机油耗更接近与实际机油耗,缸套失圆是内燃机机油耗计算中不可忽略的一个重要因素。     

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。     

润滑油中加入纳米氧化铝对缸套-活塞环摩擦副摩擦磨损特性的影响

在普通CD40润滑油中加入纳米氧化铝,研究了在不同载荷条件下对缸套活塞环摩擦副摩擦磨损特性的影响;用铁谱仪对试验油样进行了磨粒分析;用原子力显微镜对缸套试样表面的微观形貌进行了测试;用LAS-3000型表面分析系统对磨损表面进行了成分分析。结果表明：缸套活塞环摩擦副在含纳米氧化铝的润滑油作用下,表现出优越的抗摩减磨性能,其效果随栽荷的增大而增强;在高载荷作用下缸套试样表面形貌有了明显的改观,减小了摩擦阻力,降低了摩擦因数。     

采用二维润滑模型的缸套-活塞环润滑分析

以发动机缸套-活塞环摩擦副为研究对象,基于二维瞬态平均Reynolds方程与微凸体接触模型,建立缸套-活塞环二维瞬态流体动压润滑模型.考虑缸套-活塞表面粗糙度、润滑油的变黏度效应以及汽缸套圆周方向形变等的影响,计算得到二维流体动压润滑下的最小油膜厚度、摩擦力等,并与采用一维模型计算得到的结果进行比较.结果表明,2种模型的最小油膜厚度、摩擦力的计算结果几乎是相等的,但采用二维润滑模型能够有效地对活塞环表面压力分布情况进行分析,并得到采用一维模型无法求解的环面压力分布特征.