活塞环在流体动压润滑状态下径向位移的分析研究

本文分析了Ting文中研究活塞环在流体动压润滑状态下的径向位移时提出的封闭圆筒模型,指出其不合理之处。本文将活塞环如实地作为开口圆环处理,研究其径向位移与受力之间的关系,由此建立活塞环运动方程,作为研究活塞环流体动压润滑的基础。用上述两种处理方法计算出的活塞环最小油膜厚度与有关实测结果比较表明:本文的方法更为合理。     

活塞环—缸体润滑油膜厚度的分析与应用

参考有关文献及当前流行理论、结合汽车应用的实际情况,分析了内燃机中活塞环的润滑状态、相关因素对油膜厚度的影响,讨论了它们对汽车应用（使用）产生的影响。     

均布圆柱形孔活塞环油膜承载力的解析解和数值计算

现有对微织构的研究多采用数值法。相比于数值解,解析解有助于简单清楚的表达微孔活塞环润滑性能的主要影响因素和各物理量的潜在关系,提高设计者的认识。基于入口吸入理论和流量连续性条件,对均布无限个圆柱形微孔的活塞环的一维油膜的空化区分布、压力分布和承载力进行了解析计算,并将一维解析解积分得到了一个周期油膜的承载力。解析解表明均布n个圆柱形微孔活塞环的前n-1孔的压力分布相似,最大压力相等,最大压力与进口压力,孔间间距和空化压力相关,在均布微孔时,孔内最大压力约为进口压力的两倍；第n孔的压力分布和最大压力还与出口压力相关,在均布微孔时,孔内最大压力约为进出口压力之和。还揭示了孔深对空化分布和油膜承载力的影响机理,当孔深大于油膜厚度的一半时,随着孔深的增加,空化区面积减小。使用Fluent软件对均布四个孔的油膜进行了数值模拟,并与解析解作对比。在解析解有解,数值解收敛的范围内,解析计算和数值计算的结果规律一致,解析式能解释数值模拟得到空化区分布、压力分布以及油膜承载力的变化趋势,所获得的在最大油膜承载力时的微孔几何尺寸也与模拟计算一致,油膜承载力的解析解和数值解最大相差10%。     

航天润滑油弹流油膜厚度修正系数公式

基于剪切稀化流变模型,对航天润滑油线接触弹流润滑问题进行了完全数值分析,得到了考虑剪切稀化效应的航天润滑油弹流油膜厚度修正系数公式.在较宽工况下,将修正系数公式修正后的油膜厚度与实测油膜厚度以及理论分析得到的油膜厚度进行比较,结果表明,弹流油膜厚度修正系数公式具有较高的精度.在实际工程应用中,用修正系数乘以牛顿流体油膜厚度可以非常方便地得到实际弹流油膜厚度值.     

大机组可倾瓦轴承最小油膜厚计算方法的探讨

本文用矢量法推导出可倾瓦轴承油膜厚度的表达式,找出了可倾瓦轴承最小油膜厚度的位置,分析了影响最小油膜厚度的因素.     

齿轮EHL油膜厚度的测量

本文叙述了渐开线直齿圆柱齿轮EHL(弹性流体动力润滑)油膜厚度的测量法;介绍了能够对齿轮啮合全过程的油膜进行测量的实验装置;在齿轮上对油膜厚度—放电电压曲线进行了静态标定;对渐开线直齿圆柱齿轮的EHL油膜进行了实测。结果表明:节线附近实测油膜厚度值与理论计算结果比较接近,而在齿面啮合初期油膜厚度大大低于理论值。本文最后对这个结果进行了初步的理论分析,认为渐开线齿轮的润滑存在非稳态区。     

滚动轴承式行星摩擦传动弹流研究

运用弹性流体动力润滑理论推导出了滚动轴承式行星摩擦传动润滑最小油膜厚度公式.根据公式作出了最小油膜厚度与转速的关系曲线和最小油膜厚度与球径的关系曲线,由关系曲线得出:转速越高和选用较大的轴承直径系列,均有助于油膜的形成.     

蜗杆传动参数对最小油膜厚度的影响及其摩擦学公式的设计

基于蜗杆传动的弹流润滑,建立了蜗杆传动的理论模型.采用复合直接迭代法求解最小油膜厚度,并利用MATLAB软件对最小油膜厚度进行了计算,探讨了蜗轮蜗杆的关键性参数对油膜厚度的影响.研究结果表明:在数值选取范围内,最小油膜厚度随蜗杆分度圆导程角、蜗杆头数、转速及蜗轮直径的增大而增大,随蜗杆输入功率和载荷系数的增大而减小; 蜗杆齿顶圆上的最小油膜厚度比齿根圆上最小油膜厚度大; 将本文的强度设计公式(5)和润滑设计公式(8)进行联立计算,得到摩擦学设计公式.     

渐开线圆柱直齿修缘齿轮的润滑理论

本文用流体动力润滑理论分析了渐开线圆柱直齿修缘齿轮齿面间的油膜厚度。在求解时考虑了滚动速度、滑动速度、挤压速度,润滑油粘度的变化、以及每一瞬间真实的啮合齿数等因素的影响,并导出了压力分布的表达式。在中小载荷的情况下,用数值计算方法求得了渐开线直齿修缘齿轮的油膜厚度变化曲线和压力分布曲线。得到了油膜厚度和修缘量之间的关系以及一系列动态特性。作者用实验验证了理论计算的油膜厚度,在实验中,油膜厚度的测定采用了“位移法”。     

油膜收缩速率的测定方法

为了评价表面活性剂剥离固体表面油膜的能力,提出了采用油膜剥离速率作为评价驱油剂的一项指标,分别研究了油膜在OP类表面活性剂以及Na2CO3溶液中的收缩规律.结果表明油膜在OP-10溶液中收缩的最快,在OP-8和OP-30中的收缩速率相近,在OP-40中的油膜收缩速率最慢;在Na2CO3溶液中只有油膜的厚度发生变化,而油膜的面积并没有变化.通过分析杨氏方程可知,表面活性剂(OP)吸附在水-固界面上降低了水-固界面张力,油膜在水平力的作用下收缩;Na2CO3只改变油-水界面张力,没有降低固-液界面张力,所以油膜没有收缩,而Na2CO3与原油中的酸性物质反应,生成的表面活性物质在油膜表面分布不均匀造成了局部的界面张力梯度,从而出现厚薄不均的现象.     

轴向柱塞泵静压支承式配流摩擦副的分析与实验

本文对具有三角阻尼槽的平面配流摩擦副的静压支承油膜进行了理论分析和实验研究。并分析了油膜的静态和动态特性。还实测了摩擦副间形成的静态和动态油膜厚度,并与解析解和数值计算解进行比较,获得了很好的吻合。通过在不同压力和油温条件下的实验,分析了供油压力和供油温度不同时对油膜产生的影响。     

水压轴向柱塞泵/马达滑靴副水膜动态特性分析

为了准确获得滑靴底面水膜特性,综合考虑了滑靴的倾覆姿态与磨损形貌,分析了滑靴的受力/力矩情况,基于Matlab软件实现了滑靴副动压水膜的精确求解.结果表明:当柱塞腔压力一定时,滑靴底面膜厚随转速增加而增大,在高压区3点膜厚相差很小,在低压区滑靴存在明显倾斜;在距上死点120°时,转速对滑靴底面压力场影响不大,在距上死点240°时,滑靴底面动压效应随转速增大显著增强.当转速一定时,滑靴底面膜厚和倾斜程度随柱塞腔压力增加而逐渐减小;在距上死点120°时,滑靴底面峰值压力随柱塞腔压力增大而增大,在距上死点240°时,滑靴底面压力随柱塞腔压力增大略有增加.滑靴的中心膜厚和最小膜厚随缸体转速的增加而增大,随柱塞腔压力升高而不断减小,但减小幅度逐渐放缓.该分析可以为水压轴向柱塞泵/马达滑靴副的设计和优化提供指导和借鉴.     

活塞润滑油膜历程的分析

对往复式内燃机活塞的动力特性进行了分析研究,导出了活塞润滑的雷诺方程和活塞运动方程,给出了可供实用的求解方法,并采用这种方法对S110柴油机进行了设计计算与试验研究,研究结果表明,活塞润滑油膜历程与活塞－缸套的间隙,活塞销的位置、润滑油的粘度等因素密相关。     

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。     

活塞有限元分析

运用现代设计分析方法,建立了一种活塞实体有限元模型．分析计算了一种新设计的直径１００ｍｍ柴油机活塞的温度场以及综合变形与应力．计算结果表明：活塞综合变形不呈轴对称分布,裙部过大的径向变形是造成活塞拉缸的主要原因;综合应力峰值出现在销座内侧及冷却油腔处,是造成活塞常见破坏形式（销座及冷却油腔开裂）的主要原因．     

Blow-by and tribological performance of piston ring pack during cold start and warm idle operations

To reduce the fuel consumption of internal combustion engines, more attention has been paid to the tribological performance of the piston ring pack during the cold start and idle operations. In this research, a numerical model considering the cylinder liner deformation and the piston ring conformability is developed to predict the blow-by, lubrication, friction and wear of the piston ring pack under different operating conditions. The gas flow rate, inter-ring gas pressures, minimum oil film thickness, frictional force and wear load during cold start are calculated and compared with those during warm idle operating conditions. The results show that cylinder liner deformation and piston ring conformability together obviously affect blow-by and other tribological performance. Meanwhile, it is found that friction loss is larger during cold start than during warm idle operating conditions. However, the wear process is more severe during warm idle operation than during cold start. From this research, the blow-by and tribological performance of the piston ring pack during cold start and warm idle operations are understood more deeply.     

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。     

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.     

活塞计算机辅助设计与制造

PISTON-CAD/CAM系统以成组技术为基础,采用模块化结构及数据库技术,可实现参数输入绘制产品图,生成活塞的工艺规程,工序卡及NC程序单,并能自动设计出夹具、量具、刀具和铸造模具。