机车柴油机运动副的磨粒磨损及预防措施探讨

在对磨粒磨损进行了系统的理论和试验研究基础之上,本文以机车柴油机为例,阐述了三体磨粒磨损的普遍性及预防的重要性,对其运动副润滑特点和磨粒污染源进行了分析,指出了“磨粒效应”的微观机理及由此引起的常见故障。依据大量的试验结果,获得了磨粒性质对磨损的影响规律,据此提出了几条降低柴油机磨粒磨损的可行途径。     

基于齿面粗糙度和磨粒分析的齿轮磨损探究

为探究齿轮的磨损过程,以一对直齿圆柱齿轮为研究对象进行齿轮运转试验.在齿轮运转过程中,每2h或4h对齿面进行粗糙度检测并做好记录,每隔1h或2h停机,从齿轮箱中抽取油液,采用油液颗粒分析仪对其磨粒分析,利用LNF-Q210油液分析仪特有的磨粒自动分类功能分析记录切削磨粒、接触滑移磨粒、疲劳磨粒和总磨粒的浓度.试验结束后,对数据进行了处理,结果显示磨粒浓度和粗糙度在不同运转阶段呈现一定的变化趋势.对其进行分析,结论:齿轮运转初期滑移磨粒浓度上升较快,且粗糙度值随齿面磨合而逐渐减小;正常磨损阶段,齿面状态比较稳定,粗糙度值整体变化不大,切削和疲劳磨粒比较平稳,滑移磨粒增加相对较快;齿轮磨损后期,齿面疲劳剥落而快速恶化,粗糙度值快速变大,疲劳磨粒和切削磨粒浓度急剧上升.     

机械磨损过程的在线监测

润滑油中含有丰富的机械零件磨损过程的信息,特别是分布在油中的磨粒直接反映了零件磨损量与状态信息,因此通过采集润滑油中的磨粒,可获取机械的磨损过程信息.根据对油中磨粒检测的需要,设计了磨粒传感器,并对其进行了特性试验.同时论述了对油中磨粒检测的检测方法,和检测系统的软/硬件结构.试验及应用表明,根据检测油液中的磨粒的含量和产生速率与预置数据进行对比分析,获取零件的磨损过程信息,可以准确地判断机械的磨损过程.     

新型齿形链磨损伸长的试验研究

为研究新型齿形链初期磨损伸长的影响因素，通过收集实验室内试验100 h后的链条发现，导板内侧出现严重的撞击磨损，且在油池中发现由于撞击磨损所产生的磨粒。为进一步研究撞击磨粒对新型齿形链的磨损影响，试验过程中采用两种不同装配框架精度的齿形链条，还原链轮轮齿撞击低装配框架精度链条导板内侧并形成磨粒的实际工况，在特定试验条件下通过3轮100 h封闭力流磨损性能试验对比。在试验前后对链条称重，以验证试验后机油中固体成分为导板撞击磨粒。通过整链及各组件磨损状态关系来证明导板内侧撞击磨粒对于新型齿形链磨损伸长的影响。     

生物柴油对柴油机的腐蚀磨损及其机制分析

在一台四缸直喷式柴油机上进行了生物柴油与普通柴油的磨损性能对比试验,运用L2020透反射双色铁谱显微镜观察了磨损试验时润滑油中的磨粒形貌特征,分析了柴油机在应用生物柴油时的腐蚀磨损及其机制.结果表明,生物柴油中的酸性物质、水分等杂质将导致发动机的腐蚀磨损.     

主成分分析在柴油机润滑油磨粒分析中的应用

针对船舶柴油机在用润滑油中的磨损监测问题,对某船队14台同型号柴油机在用润滑油进行监测,取得在用润滑油油样共计105个;利用油料发射光谱技术测量21种典型元素的含量,利用铁量仪和磁力方法测量铁磁性磨粒总量。从105个油样中选取铁磁性磨粒质量分数大于0的油样以及Fe元素质量分数大于平均值的油样共计18个。利用滤膜法分析18个油样的非铁磁性磨粒(大于10μm),统计了非铁磁性磨粒的最大尺寸和平均尺寸。采用主成分分析法对18个油样的发射光谱数据、PQ值、磁力值、非铁磁性磨粒的尺寸最大值和平均值进行分析。结果表明:主成分分析法可以综合多项磨粒监测参数对柴油机的磨损状态进行聚类。经滤膜图像分析验证,该聚类结果具有可靠性。     

基于广义贴近度的船用柴油机磨损模式识别方法

在总结船用柴油机磨损形式的磨粒分析基础上,分析了模糊逻辑方法进行模式识别的不足,提出在船用柴油机磨损模式识别中极用基于广义贴近度的模糊模式识别方法,建立相应模式识别专家系统,并验证了识别结果的可靠性。     

磨粒特征随滑动磨损进程的变化规律

为提高基于磨粒的机器状态监测的准确性,研究了磨粒特征随滑动磨损进程的变化规律.在球一盘磨损试验机上模拟可靠润滑和润滑不足2种工况下的摩擦磨损试验,分析了磨损过程中不同磨损阶段的磨粒尺寸分布和磨粒表面粗糙度,探讨了磨损进程中磨粒尺寸分布与磨粒表面粗糙度之间的关系.研究结果表明磨损进程中的磨粒特征的变化对机器状态监测极为有效.     

柴油机缸套磨损的分析

气缸套与活塞环是柴油机摩擦磨损最为剧烈的一对摩擦副,它在很大程度上决定着柴油机的使用寿命。因此,研究缸套的磨损特点和旨在减轻缸套磨损的柴油机使用保养措施,对提高柴油机寿命具有重要意义。 １．缸套磨损失效的形式 缸套的磨损主要表现为磨粒磨损、粘着磨损和腐蚀磨损三种形式。磨粒磨损是一种正常磨损形式,其磨粒主要来源于随空气吸入的杂质、燃油中的灰分和燃烧生成的氧化物、积炭,以及因摩擦而生成的磨屑等等;粘着磨损是缸套的异常磨损,主要是由于柴油机负荷太大或油膜的形成条件变差,致使缸套和活塞环之间出现金属的直接…     

基于磨粒特征的矿用减速器磨损状态在线监测方法研究

为实现在线磨损状态监测技术在矿用减速器的工程应用,进行了在线铁谱磨粒特征与减速器磨损状态的映射关系的研究。首先,利用在线铁谱图像自动采集系统获取磨粒图像。进而利用数字图像处理技术获取磨损颗粒信息,主要包括:采用Otsu's自动阈值分割法将目标磨粒从图像背景中分离出来;通过像素扫描和边缘检测等方法提取磨粒的相对浓度和最大宽度尺寸信息。最后,获取设备运行过程中磨粒的统计学特征在时间序列上的变化趋势,实现矿用减速器的磨损状态在线分析。所提出的方法通过在线磨损的工程试验结果进行了有效性验证,为矿用设备的自动化监测与智能维护提供了新的技术手段。     

海水润滑赛龙材料磨损机制分析

试验研究海水润滑条件下赛龙材料的摩擦磨损性能,借助表面形貌仪、扫描电镜分析磨痕表面形貌,分析海水润滑条件下赛龙材料的磨损机制,并与干摩擦、湿润滑条件下的磨损机制进行比较。结果表明:干摩擦条件下表现为黏着磨损和磨粒磨损特征;湿润滑条件下磨损表现为微切削(磨粒磨损);海水润滑条件下的磨损中有气蚀磨损、磨粒磨损共同存在。     

不同磨损形式下的滑动轴承磨损表面及其磨粒特征

为了对其实现快速和准确的诊断,在试验机上模拟了滑动轴承的各个典型磨损过程,收集各阶段产生的磨粒信息,观察磨损表面形貌,研究了磨粒和磨损表面特征及其对应关系.结果表明通过检测润滑油中的磨粒信息可以间接获得滑动轴承的磨损表面特征,进而进行滑动轴承的状态诊断.     

电镀金刚石微磨具磨损机理分析与试验研究

微磨削加工中磨粒的微观作用机理对研究微磨具的整体磨损和微磨具使用寿命的预测十分重要。分析电镀金刚石微磨具的磨损机理,针对微磨削区的复合作用过程与微磨具磨损形式的主要特征进行了几何与数学建模。通过考虑最小切屑厚度与尺寸效应等因素后提出并建立了微磨具磨粒微观磨损的数学模型,为了验证此模型的有效性,针对钠钙玻璃材料进行了不同磨削参数下的微磨削试验,分析微磨具磨损前后的磨头直径、磨损与破碎磨粒所占磨粒总数的比例和加工后试件表面粗糙度的变化规律。试验结果表明:加工后的试件表面质量越好磨损越缓慢;随着微磨削试验的进行,微磨具磨头直径经历了快速急剧减小和缓慢稳定减小两个阶段。磨损和破碎磨粒所占比例与磨损速度随主轴转速与进给率增大而增大,磨损和破碎磨粒的比例整体呈线性增长趋势。为提高微磨具的加工性能和延长微磨具的使用寿命提供了理论参考和试验依据。     

基于模糊算法的柴油机磨损模式识别

磨粒信息与磨损模式存在复杂的模糊关系,针对目前磨损模式判别方法中存在的问题,文章在分析了将模糊C-均值聚类算法应用到柴油机磨损模式评价体系中,利用光谱元素含量和铁谱参数作为特征向量,通过聚类中心和归一化的标准向量建立了磨损模式的模糊分析模型,并给出了磨损模式识别方法。通过对实际采集的20个样本进行模糊聚类分析,并与贴近度算法所得结果进行比较,证明模糊C-均值聚类算法对柴油机磨损模式的识别是准确、有效的。     

颗粒污染的双离合变速箱磨粒分析与故障评估

对发生液压阀卡滞的双离合变速箱油液进行磨粒分析，利用铁谱分析仪收集分析油液中磨粒特征，发现铁谱片收集的磨粒尺寸较小，对非铁磁性磨粒的收集能力较弱。为了实现对油液中大粒径磨粒和非铁磁性磨粒的分析，提出一种油液磨粒的综合检测方法。该方法首先利用激光粒度分析方法得到磨粒粒径分布图，从而判断油液中是否存在异常粒径颗粒，再通过滤膜谱片技术收集大粒径磨粒，并通过光学显微镜初步判断颗粒的磨损类型和种类，最后通过X射线荧光光谱分析和扫描电镜-能谱分析方法确定磨粒的具体元素成分，确定磨粒的种类。实例分析结果表明，该方法可有效判断双离合变速箱油液中引起液压阀卡滞的异常粒径磨粒的来源、零部件的磨损类型和磨损程度，也能确定磨粒的物质成分，为变速箱故障预防和产品改进提出了新方法。     

柴油机喷油器针阀密封锥面磨损试验研究

针阀偶件是柴油机燃油供给系统的三大精密偶件之一,在工作过程中针阀偶件的密封锥面容易因磨损而失效。对柴油机喷油器针阀偶件密封锥面的磨损性能进行理论分析,分析表明,密封锥面的磨损主要是由针阀落座的冲击力与柴油中夹带杂质的综合作用所造成的,密封锥面磨损后会变形,导致表面粗糙度增大,密封效果变差。通过发动机台架实验对喷油器进行试验研究,利用扫描电镜分析针阀偶件密封锥面磨损形貌,并分析其磨损机制。实验结果表明,随着使用时间的增长,针阀的表面存在明显磨损现象,进而出现清晰的划痕和大面积的剥落,密封性能丧失;针阀磨损初期以磨粒磨损为主,导致表面产生划痕,后期主要是黏着磨损,材料大面积剥落。     

基于相关系数的柴油机润滑油监测研究

针对船舶主机用柴油机润滑油的监测问题,对某一船舶4台均连续工作了1 900 h以上的柴油机进行了润滑油的取样。利用油料发射光谱仪对所取得的36个油样进行了分析,获得了磨损和添加剂元素的浓度;利用铁量仪和磁力方法对油样进行了检测,获得了铁磁性磨粒的总量;利用现场快速粘度计对油样进行了分析,获得了40℃的运动粘度;借助于快速水分仪判断了油样水分含量是否超标;运用统计数学中的相关系数方法对数据进行了挖掘研究,在99%的置信概率下,研究了参数之间的显著相关性。研究结果表明:润滑油的粘度与柴油机工作时间的负相关系数揭示了润滑油被燃油稀释的故障,油样中元素铁、铬和铜的正相关反映了产生磨损的主要摩擦副机件有活塞组件与气缸套、曲轴与轴承、凸轮轴和轴承等。     

模拟气缸套-活塞磨损的现场监测研究

针对气缸套-活塞异常磨损的产生和监测问题,将气缸套和活塞制成标准摩擦副试样,使用往复式磨损试验机进行了模拟磨损试验研究。对润滑油中磨粒的现场监测进行了研究,对铁量仪检测总量和摩擦副的失重量进行了归纳,分析了两种润滑条件和5种载荷对磨损量的影响;利用铁量仪和分析式铁谱仪对油样中铁磁性磨粒的含量和形态进行了检测分析。试验结果表明,铁量仪读数与气缸套摩擦件以及活塞摩擦件失重的相关性分别为0.932和0.999;与滴油润滑相比,浸油润滑可减少摩擦副96%的磨损量;在滴油润滑条件下,90 min内负载由67 N增加到157 N,磨损量增加了908%;通过与部分油样的铁谱分析结果比较可知,铁量仪可用于进行铁磁性磨粒的定性、半定量的现场快速检测。     

磨粒分析技术在骨关节炎评估中的应用研究

鉴于磨损颗粒在机械系统以及人造膝关节的磨损过程中起着主要作用,由此可以在理论上进行假设,膝关节中产生的磨粒对骨关节炎的产生和发展中有一定的影响。通过多学科领域的创新拓展探讨这种假设:利用羊的膝关节和磨损试验台进行磨损实验;对羊关节软骨和磨粒样本进行采集和分析;将磨粒样本和关节软骨样本的表面特征进行如下的关联:磨粒和关节软骨磨损特征间的关系;磨粒样本磨损特征与骨关节炎程度间的关系。为探讨硬度与骨关节炎发展的关系,对磨粒进行硬度试验。结果证明在磨损过程中产生的磨粒所携带的信息,对骨关节炎的评估和诊断是很有价值的。     

冲击-滑动工况条件下套管磨损机制图像分析

为实验验证套管磨损机制的理论研究,在冲击-滑动工况条件下进行了套管磨损的试验研究。运用SK2005工业显微镜、铁谱显微镜和扫描电镜,对套管磨损试验后的磨擦磨损表面进行了显微图像分析。研究发现在冲击-滑动工况条件下,深井超深井套管磨损机制主要为接触疲劳磨损、粘着磨损和磨粒磨损,从试验角度验证了深井超深井套管磨损的主要原因是钻杆对套管的横向冲击。