关于直线压缩机无油润滑活塞组热-结构的耦合分析

为了减少直线压缩机无油润滑系统中活塞环和气缸壁之间的磨损,提高其使用寿命,并提出直线压缩机活塞环的新设计方法.首先建立活塞环和气缸的热传递的数学模型,确定摩擦热在活塞环和气缸间的分布.然后运用有限元的方法研究直线压缩机的无油润滑系统,对活塞环与气缸壁产生的摩擦热和活塞环的热变形进行耦合分析,得到在正常工作状态下活塞组件在预紧压力和热载荷共同作用下的应力和应变的云图.     

无油润滑往复压缩机关键技术分析

分析了往复压缩机无油润滑技术的影响因素,指出活塞环及填料密封的无油润滑技术是实现压缩机无油润滑的关键。而压缩机工作过程中摩擦热的产生及导出是问题的核心,摩擦热能否及时导出决定了密封元件的使用寿命,其影响因素主要包括自润滑材料、密封压差、冷却条件、密封结构及活塞平均速度。     

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。     

压缩机活塞环少油润滑探讨

对3种典型的活塞环材质进行了摩擦特性及机械性能的试验分析.结果表明,在少油润滑条件下,填充聚四氟乙烯和填充聚酰胺两种自润滑材质的摩擦特性较好,且少油润滑时摩擦功率较无油润滑有较大幅度的减少.在少油条件下,采用填充聚酰胺活塞环进行生产运行试验表明,在减少正常润滑油量50%～60%的条件下,活塞环运行稳定,效果良好,使用寿命达8 000 h以上.     

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。     

自润滑活塞环的摩擦磨损分析

主要介绍了目前无油润滑压缩机行业普遍使用的自润滑材料聚四氟乙烯的结构特性，自润滑活塞环的摩擦磨损以及外部因素对自润滑活塞环摩擦磨损的影响。     

全无油润滑压缩机活塞环的磨损及其对策

在对活塞环的磨损特性分析的基础上,分别就活塞环的材质、工作温度、导向环和径长比对全无油润滑压缩机活塞环磨损的影响进行了探讨。可通过选用适宜的自润滑材料、较低的转速和径长比、设置导向环和降低活塞环的工作温度等措施,减小活塞环的磨损,提高使用寿命。以此开发的SW-2.5/7型全无油润滑压缩机上活塞环的使用寿命达8000h以上。     

基于反演法的活塞环廓形优化设计

活塞环廓形决定着活塞环润滑时的油膜分布,对缸套活塞环摩擦副的摩擦、润滑、磨损有着极其重要的影响。将活塞环廓形用多项式函数表示,基于反演法,从活塞环的载荷分析出发,通过序列二次规划(SQP)法,反向求解满足特定载荷和压力中心条件下的最小活塞环-缸套摩擦因数参量及对应的活塞环外圆面最优廓形。结果表明,经过优化的高次数活塞环廓形将带来更小的摩擦因数和摩擦力。     

DLC薄膜涂层活塞环与不同材质灰铸铁气缸套摩擦性能的研究

在往复式摩擦磨损试验机上,以不同材质缸套样品,在温度120℃,富油状态下,考察钢质镀DLC活塞环,在不同的载荷、转速条件下的摩擦特性。实验表明,在低载荷下(50N),摩擦与缸套材质有关;在高载荷下(100N)摩擦与润滑介质有关,与缸套材质关系不大;转速增大,同一材质的组成摩擦副的摩擦系数呈逐渐减少的趋势。     

不同润滑介质下钢-钢摩擦副的摩擦磨损性能

研究了钢-钢摩擦副在干摩擦、水润滑、酒精润滑和60 N油润滑等条件下的摩擦磨损行为。结果表明:润滑介质可以显著降低钢-钢摩擦副的摩擦系数,在干摩擦、水润滑、酒精润滑和60N油润滑,摩擦载荷为(50～200)g(钢球半径为2 mm)时摩擦系数的平均值分别为0.75～0.81,0.45～0.33,0.22～0.15,0.13～0.09;在高载荷下酒精润滑与油润滑磨损速率相差甚小,并且在摩擦磨损初期阶段(500 s之内)摩擦系数相差甚少;同时,酒精润滑条件下的磨损表面形貌与油润滑下的磨损表面形貌极为相似,无明显粘着现象。分析表明,酒精润滑是一种绿色润滑介质,在压延、拉伸工业中有良好的应用前景。     

自润滑活塞环的压力分布及摩擦热研究

活塞环是高压无油压缩机中的重要易损件,而活塞环间的压力分布和活塞环与气缸间的摩擦热是影响其寿命的两个最主要因素。建立了活塞环间压力分布的数学模型,揭示了活塞环非均匀磨损的机理;同时搭建了试验台,通过动态压力传感器测量了活塞环间的压力分布,验证了理论模型。研究结果表明,活塞环开口间隙相同时,各环间压力分布严重不均,第一道活塞环承受75%以上的压差,这是引起不均匀磨损从而导致快速失效的根源;通过设计不同切口大小的活塞环等措施,可以使各环间压力分布均匀化,提高环组寿命。影响活塞环寿命的另一个因素是由摩擦热引起的高温,通过有限元方法研究了活塞环与气缸间的摩擦热生成和传递过程。     

自润滑活塞环组压力分布的试验研究

活塞环是压缩机中的主要易损件之一。针对无油润滑活塞环组的快速失效问题,搭建了测量活塞环组间压力分布的试验台,得到了活塞环组内部各道环载荷分布规律,揭示了各活塞环非均匀磨损失效过程及其主要影响因素。研究结果指出,活塞环开口间隙相同时,无论密封压差及压比大小,各环间压力分布都严重不均,第一道活塞环承受75%以上的压差,这是引起不均匀磨损从而导致快速失效的根源;通过设计不同切口大小的活塞环等措施,可以改善各环间压力分布,使其均匀化,即可使各环磨损均匀,从而提高整个环组寿命;各活塞环并不是同步起作用,需要一定的压差才能使活塞环开始工作;吸气压力增大时最后一道环承受的压差增大,但第一道环仍然承受大部分压差。     

无油润滑空压机填料密封环的摩擦特性

在往复式无油润滑压缩机装置上,试验研究了普通填充聚四氟乙烯(PTFE)、30%碳纤维增强PTFE和C/C+PTFE三种不同材料填料密封环的摩擦力、摩擦功率和摩擦温度。结果表明,普通填充PTFE材料的摩擦力受活塞平均滑行速度的影响最大,其摩擦功率和摩擦温度也最大。虽然C/C+PTFE的摩擦功率略高于30%碳纤维增强PTFE,但其摩擦温度比30%碳纤维增强PTFE低。由于C/C+PTFE具有非常良好的力学性能和较好摩擦特性,它有望成为高压、高速工作条件下的密封环材料。     

DWT-70A型高原机车用无油压缩机的研制

为了解决我国西部高原地区电气化铁路开通相关设备配套的需要,进行了DWT-70A型高原铁路电力机车升弓系统用全无油润滑空气压缩机的研制.结合我国西部西藏、青海等省区海拔高度较高的环境工况特点,开展了压缩机热力计算、电机、活塞环、导向环、润滑等相关研究及设计,并进行了振动、冲击、高海拔环境工况模拟考核试验.试验结果表明,该...     

往复式风冷全无油压缩机的设计与研究

为使往复式风冷全无油压缩机设计合理,提出了设计时应注意的问题,对压力比的确定、轴承的选择、活塞环和导向环的结构、全无油压缩机的冷却以及结构参数径长比的选取等进行了探讨。结果表明:选用较小的压力比,结构参数径长比λ取1/6~1/7,可使活塞环和导向环具有较高的运行寿命;选用脂润滑轴承并进行相应结构设计,保证了连杆大小头和主轴承的润滑;用自润滑材料制造活塞环和导向环,活塞环采用搭接口和一槽双环结构,解决了环与气缸间的润滑与密封问题;良好的冷却系统设计降低了温度,提高了整机运行的可靠性。     

内燃机活塞环组密封性能研究

为检验活塞环的密封性,进一步研究其摩擦学性能,建立内燃机环组密封数值仿真模型,模型中考虑气室体积、泄漏面积、内燃机运转工况和气室温度变化项等因素对活塞环密封性能的影响.以PA6-280柴油机为例,对活塞环组的密封性能进行仿真计算.结果表明,磨损对环组的密封性能影响很大,而工况对活塞环的密封性影响不是很明显;气室温度变化项对活塞环漏量影响较大,设计时不容忽视.     

基于新型复合式单气环与传统活塞环气密性的静态实验研究

介绍了新型活塞环这一新的活塞环密封技术,并通过其来改善活塞环漏气问题。通过实验对比新型活塞环与传统活塞环的气密性,引入漏气通道的当量半径概念,分析对比两种活塞环的气密性优劣,得到新型活塞环的当量半径是传统活塞环的0.86倍,在低压段,传统活塞环漏气量比新型活塞环大3.5×10-10kg/s;在高压段,漏气量差为4.926×10-10kg/s,根据拟合曲线可以得出,气缸压力越大,新型活塞气密性就越优于传统活塞环。     

无油润滑压缩机活塞环的研究进展

为实现压缩机的无油润滑，需采用无润滑活塞环。无润滑活塞环由自润滑材料制造。本文分析了常用自润滑材料，如填充聚四氟乙烯、填充聚酰亚胺等的性能及工程应用，并报道了金属材料、复合型填充聚四氟乙烯、CFRP等新材料。介绍了整体开口活塞环及无背压活塞环的结构、特点、应用及设计计算。对活塞环结构型式的研究进展，如T型环、压力平衡环、超短迷宫式无托环整体无背压活塞环、一槽双环等作了介绍，并展望了无润滑活塞环的研究前景。     

泥浆泵凹槽形仿生活塞寿命试验及耐磨机理分析

为提高泥浆泵活塞使用寿命,模仿自然界生物体表形态,在现有泥浆泵活塞工作表面加工不同尺寸的凹槽形仿生单元体,在相同的试验条件下,对比研究泥浆泵仿生活塞与标准活塞的使用寿命。试验结果表明,合理的凹槽形仿生单元体设计可以明显提高活塞使用寿命,本研究中最大可提高BW-160型泥浆泵活塞寿命69.52%;仿生活塞使用寿命受凹槽宽度的影响大于凹槽间距的影响;凹槽形仿生单元体尺寸过小,活塞寿命提高不明显,凹槽形仿生单元体尺寸过大,反而降低活塞寿命。分析了仿生活塞耐磨机理,即凹槽形仿生单元体的存在,能优化活塞表面受力情况,增大储油空间,改善泥浆泵活塞缸套系统界面润滑条件,是提高泥浆泵活塞使用寿命的重要原因。     

Piston ring friction loss behaviour for motored and fired reciprocating engines

A previously developed piston ring lubrication model has been further extended so that the piston ring frictional losses can be predicted in both hydrodynamic lubrication and metal-to-metal contact regions for various engine operating conditions. Ring friction results for two engine types are presented for both hot motoring and engine firing conditions. The hot motoring predictions were found to be in good agreement with tests. Results show that when the engine is motored, piston ring friction losses in the hydrodynamic lubrication region predominate. If the engine is fired, the losses in the metal-to-metal contact region become dominant due to high gas pressure and temperature effects. Ring friction loss can be significantly reduced by using low tension rings with a correct ring sliding face profile.