内燃机摩擦学研究的现状与动向

本文对内燃机的活塞环与气缸套、曲轴与轴承和配气机构凸轮与挺柱三对主要摩擦副的摩擦、磨损和润滑的研究情况与发展动向进行了全面、系统和深入的论述．     

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。     

重型柴油机摩擦性能研究

重型柴油机功率的不断提升,由于受力和受热的增加,需要增强润滑降低摩擦,摩擦日益受到重视。本文从三个方面对柴油机摩擦进行了研究,第一,与国外同类型的先进柴油机进行试验对比分析,从摩擦功率损失的角度进行分析;第二通过计算分析软件,对柴油机中的两个主要摩擦副其中之一轴承润滑摩擦进行模拟;第三,对活塞/活塞环和缸套的摩擦动力学进行模拟,通过计算分析可以更深入了解各个方面摩擦功率损失。研究结果表明与国外同类型柴油机相比,摩擦损失基本相当,同时通过试验与计算分析也表明轴承油膜厚度以及活塞运动等都在合理范围内。     

摩擦因数和模辊直径比对生物质环模成型机产量影响的研究

环模的主要技术参数对生物质环模成型机的产量有重要影响。文章通过对压辊和环模攫取物料过程进行分析,推导出最大攫取角与环模和物料的摩擦因数、压辊和物料的摩擦因数二者之间关系,结合物料的摩擦特性与环模的几何尺寸,建立最大压料高度和最大攫取角的函数关系,研究物料摩擦因素和模辊直径比对产量的影响机制,得到环模成型机最大理论生产率的模型。     

连杆小头衬套摩擦性能因素的模糊综合评价

为了更好地研究柴油机连杆小头衬套的摩擦性能,利用摆动摩擦磨损试验台开展典型工况下的正交试验,提出一种关于衬套摩擦性能因素的模糊综合评价方法,分析影响连杆小头衬套摩擦性能的单因素主效应、双因素交互效应,得到各因素对摩擦性能的影响。模糊综合分析结果表明：影响连杆小头衬套摩擦性能的单因素由大到小依次为施加载荷、摆动频率、加载方式,施加载荷与摆动频率的交互效应对摩擦性能的影响显著。     

对机车闸瓦开发的探讨

从摩擦制动产生热的角度提出"摩擦形式假说”,指出受摩擦状态的影响,制动摩擦中摩擦面积与摩擦结果相关,探讨采用制动功率来设计机车闸瓦和基础制动装置的问题.     

曲轴偏置和活塞销偏置对发动机摩擦损耗的影响研究

采用发动机气缸压力和活塞轮廓、刚度作为输入条件,运用多体动力学软件对三缸柴油机活塞进行了动力学计算与分析。研究了曲轴偏置和活塞销偏置对发动机摩擦损耗的影响。曲轴最佳偏置量为15 mm。活塞销向主推力侧偏置可减少活塞裙部摩擦损耗,而向次推力侧偏置使活塞裙部摩擦损耗增大。曲轴向主推力侧偏置15 mm,活塞销向主推力侧偏置0.5 mm,活塞裙部摩擦损耗最小,摩擦损耗降低率达8.84%~10.95%。     

汽轮机调节系统中存在摩擦与间隙的响应特征研究

由于部件的磨损、工作油液的污染和杂物的侵入可能导致调节系统中摩擦与间隙增大,系统发生极限环振荡。当摩擦阻力增大到一定程度时,可能发生卡涩,严重威胁机组的安全。本文从时域响应和频谱分析两个方面对汽轮机调节系统中存在摩擦与间隙时的响应特性进行了研究,给出了摩擦与间隙响应的特征,可以用于系统的状态监测与故障诊断。     

水润滑推力轴承摩擦学性能的分析和试验研究

针对某堆型核电机组主泵水润滑推力轴承极端工况及超长服役周期的特点,从分析和试验两个方面进行了摩擦学的相关研究工作。在分析方面,考虑了平衡支撑下的润滑性能分析,仿真分析了推力轴承在不同转速下的最小润滑膜厚度h_min、摩擦力矩M_f和温升ΔT,并根据起飞转速建立了基于启停次数的轴承磨损预测模型;在试验方面,进行了与轴承材料相关的摩擦磨损试验,获得了石墨-不锈钢摩擦副在边界润滑和干摩擦下的摩擦因数f和体积磨损量ΔW,通过缩比的台架试验测试了石墨轴承的润滑膜厚度h、瓦面温度T及磨损质量Δm。结果表明：工作转速对h_min影响较大,对ΔT影响较小,石墨材料对干摩擦下的f和ΔW影响较大;从h和T来看,试验结果与计算分析的结果较为接近,说明半尺寸缩比试验与实际使用工况相似性较佳。     

小型Wankel发动机工作状态下的摩擦损失功率

基于小型Wankel发动机的混合润滑情况,首先分别建立转子端面与端盖之间、径向密封片与气缸之间以及轴承的摩擦损失功率预测模型;然后利用倒拖法测试转子端面、径向密封片和轴承的摩擦损失功率,并验证上述模型的正确性;最后利用模型研究了工作状态下小型Wankel发动机的摩擦损失功率.结果表明:工作状态下,小型Wankel发动机的摩擦损失功率主要由转子端面、径向密封片和轴承的摩擦损失功率组成.其中转子端面引起的摩擦损失功率最大,占整机摩擦损失功率的60%左右,此比例随转速的上升变化不大.转子端面和径向密封片的摩擦损失功率主要是由微凸体相互接触引起的.     

活塞环Cu-Sn镀层对球墨铸铁缸套摩擦性能影响

针对高强化工况下活塞环Cu-Sn镀层对珩磨球墨铸铁缸套摩擦磨损性能的影响,采用往复式摩擦磨损试验机,选择单层镀Cr活塞环和多层镀Cu-Sn/Cr活塞环开展摩擦磨损试验,测量摩擦系数和缸套磨损量,分析磨损后的摩擦面形貌和成分.结果表明:相比单层镀Cr活塞环,多层镀Cu-Sn/Cr活塞环与球墨铸铁缸套配对时的摩擦系数和缸套磨损量分别降低2.6%和51.8%;磨损后的缸套表面形貌呈现平坦凸峰,形成了更为平整的平台结构.活塞环Cu-Sn镀层在摩擦磨损过程中会镶嵌到缸套表面,有助于在摩擦表面形成化学反应膜,改善摩擦副微凸体间的接触和摩擦状态,提升球墨铸铁缸套的摩擦磨损性能.     

柴油机铝活塞摩擦磨损的动力学分析

针对某柴油机铝活塞摩擦磨损研究,利用Pisdyn动力学分析软件对活塞的不同裙部壁厚、裙部形线以及销孔偏心的裙部摩擦磨损以及由二阶运动导致的活塞与缸套之间的敲击动能、裙部最大接触压力和累计磨损等进行模拟分析计算。结果表明,该发动机活塞裙部形线对活塞摩擦损失、敲击动能影响最大,销孔偏心和裙部厚度的影响相对较小。     

不可逆Dual循环的功率效率特性

用有限时间热力学的方法考虑空气标准 Dual循环 ,导出了存在摩擦及传热损失的空气标准 Dual循环的功率与压缩比、效率与压缩比以及功率和效率的最佳特性关系 ,同时由数值计算分析了摩擦和传热对循环性能的影响特点。     

滑动轴承—摩擦概念、型式、状态、物理量

1.目的与应用范围 该标准规定了滑动轴承的摩擦概念。此外还包括各有关摩擦特性的定义, 2.基本概念 2,1 摩擦将阻止两相互接触物体的相对运动。 注:在两相互接触物体的接触表面上的摩擦,有时称为“外摩擦”,以便与“内摩擦”相区别。后者在固体、流体或气体内的体积元素的相对运动中出现。 2.2 动摩擦（动力摩擦） 在相对运动两物体间的摩擦。 2.3 静摩擦（静止摩擦、静力摩擦） 在相对静止两物体间。在作用力或作用力矩不足以引起相对运动状态下的摩擦。 2.4 起动摩擦:使运动开始的摩擦。 2.5 停动摩擦:运动接近终止。即接近零运转速度时的摩擦。 3.摩擦型式 根据摩擦副的运动型式或种类的摩擦分类。 3.1 滑动摩擦     

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。     

基于变分模式分解的滑动轴承摩擦故障特征提取与状态识别

针对滑动轴承振动信号明显的非线性非平稳性及信号中摩擦信号微弱等特点,提出一种基于变分模式分解(VMD)的滑动轴承摩擦故障特征提取与状态识别方法。采用VMD对滑动轴承振动信号进行分解,将其自适应地分解为系统冲击信号、低频摩擦信号和高频摩擦信号3个分量,在此基础上定义并提取相对频谱能量矩特征参数,用于描述滑动轴承振动信号及其各分量的特征。对S195-2型柴油机曲轴轴承摩擦故障信号进行了分析,K-近邻分类器的平均识别精度达到93.3%。研究结果表明:基于VMD分解的相对频谱能量矩特征对滑动轴承的工作状态比较敏感,能有效识别其摩擦故障状态。     

缸套、活塞环摩擦付的试验研究

一、前言 为了提高内燃机缸套和活塞环摩擦付的使用寿命,改善发动机性能,近几年来对缸套和活塞环的摩擦、磨损和润滑的研究越来越引起人们的重视。因这对摩擦付处于高温、高压和周期性负荷等苛刻条件下工作,它们的相对滑移所消耗的摩擦功约占发动机总摩擦功的65％[1];因此,除要求具有足够的强度外,还应具有良好的摩擦特性。当前缸套和活塞环生产厂都在积极地提高产品的强度、硬度和选用优质合金材料,很有必要根据缸套和活塞环的摩擦磨损机理对照试验结果对它们的配对性做出合理的评价。 二、材料的选择 缸套和活塞环材料,应根据发动机的转速、强化程度和使用场合选用不同的材料,同时应考虑到资源的可能性。     

不同摩擦作用下SHPB试验破坏过程和DIF研究

为了研究杆与试件接触摩擦效应对混凝土破坏过程的影响,建立了包含端部摩擦的数值模型,该模型的模拟结果与试验结果在峰值段吻合较好。在此基础上,对四种不同端部摩擦作用下的模型进行了模拟对比。结果表明,当摩擦系数超过0.2时,摩擦作用能有效地约束混凝土的破坏,同时其DIF也有一定的提高,因此当摩擦系数超过0.2时,在试验中应考虑接触摩擦的影响。     

TND-1处理气缸套材料的边界磨损性能

论文对TND-1工艺处理的两种缸套材料和HT20-40与镀铬铸铁环组成的摩擦副,边界润滑、往复滑动磨损试验进行了研究。结果表明:缸套采用TND—1工艺处理对提高缸套——活塞环摩擦副的耐磨性是非常有效的。