表面纹理对柴油机缸套-活塞环摩擦副性能影响的研究

在缸套表面加工一定的纹理结构能有效提升缸套-活塞环的摩擦学性能,进而改善柴油机的工作性能和使用寿命。以环圆形凹槽结构为研究对象,在专用摩擦磨损实验机上对缸套-活塞环摩擦副进行模拟实验。研究了普通缸套和经表面处理的缸套在工况下的摩擦磨损性能。结果表明:环圆槽缸套的摩擦磨损性能优于原始缸套。该研究可为缸套-活塞环摩擦副的减磨耐磨设计提供实验依据。     

径向加载模拟工况下柴油机机身振动特性分析

柴油机振动是一种多振源的复杂振动形式,其机身表面振动是内部各种激振力共同作用的综合反映,因此测量机身振动信号有利于对柴油机状态进行监测。利用磁粉制动器实现柴油机曲轴输出端的径向加载,选取相配套的电流控制器实现不同转速下的电流控制,对比研究不同工况(定转速下的不同载荷和定载荷下的不同转速)下柴油机机身表面振动信号,利用小波包的分解与重构,获得了高频信号分量并提取其能量特征。分析结果表明,此方法提取的振动信号特征能够反映柴油机状态的变化。     

不同缸套表面处理对柴油机振动的影响

以船舶柴油机的典型摩擦学系统缸套-活塞环为对象,对各个缸套进行表面处理(如表面凹坑、凹槽等),然后在专用的摩擦磨损试验机上对缸套-活塞环摩擦副进行模拟试验,监测磨损过程中的振动信号,对比研究装配普通缸套和经过各种表面处理的缸套工况下柴油机机身表面振动信号,利用小波包的分解与重构,获取了高频信号分量并提取其能量特征。通过比较不同表面处理缸套的特征值得出不同表面处理的缸套对柴油机振动的影响。     

钢背UHMWPE纤维织物复合材料的摩擦学性能分析

纤维织物增强钢背复合材料因具备优异的力学与摩擦学性能在航空航海等领域备受关注,在无油或少油工况下具有较好的应用前景。使用改性处理的超高分子量聚乙烯(Ultra-high molecular weight polyethylene,UHMWPE)纤维织物作为增强材料,利用环氧树脂热压在不锈钢环上制备UHMWPE纤维织物增强钢背复合材料,研究其与45钢盘在环-环端面干摩擦状态下的摩擦学特性,考察纤维织物层数与摩擦转速对材料摩擦学性能的影响,对磨损前后复合材料厚度及45钢质量进行测取,利用表面轮廓仪与扫描电子显微镜对复合材料及对偶件磨损面进行观察与分析。结果表明,三种织物结构均能改善不锈钢的摩擦磨损特性,其中一层织物结构所表现的综合摩擦特性最好,在试验工况下摩擦因数与磨损率平均降低了77.7%与67.2%,在试验工况下主要发生磨粒磨损;二层与三层织物由于具备下层织物的支撑,故在较高转速下能保持材料自身良好的摩擦学特性,二层织物在试验工况下摩擦因数与磨损率平均降低了71.5%与65.7%,三层织物则为73.1%与60.3%,由于摩擦热量的积聚同时伴有树脂碎屑与破碎纤维的加入,其在高速下主要经历黏着磨损与疲劳磨损。试验表明,织物结构于干摩擦工况下表现出较优的摩擦特性与可靠性,能较好地胜任无油或少油作业。     

缸套-活塞环织构化耦合机理及减摩性能研究

目的在工况恶劣的船舶柴油机中,运用表面织构技术提高缸套-活塞环的表面摩擦性能。方法选用实船上的两种缸套-活塞环材料M与W,加工成销盘样式,利用激光打标机在活塞环销上加工圆形凹坑织构,在缸套盘上加工沟槽织构。将未织构化缸套和活塞环与织构化缸套和活塞环互相配对,在RTEC多功能摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损试验。从摩擦系数、磨损量、磨损形貌、能谱等方面,进行光滑、单一织构与耦合织构减摩性能的对比分析。结果相比于未织构与单一织构化表面,两种材料的耦合织构均拥有最低的摩擦系数,其中M材料的减摩性能最高增强21.52%,W材料最高增强27.29%。耦合织构还拥有最低的磨损量,使M、W材料的抗磨损能力分别提高81.10%、36.14%。耦合织构能显著降低M、W材料磨损后的表面粗糙度,并提升其润滑油滞留能力。织构内部与接触面的Fe、C分布呈现区域性,在缸套表面磨痕处发现少量Cu元素。结论沟槽与凹坑织构的耦合作用能有效增强油膜的形成与稳定能力,沟槽与凹坑织构可储存磨屑,提升磨屑捕集效率,防止磨屑持续划伤表面。缸套材料中的Cu与耦合织构协同作用,吸附在表面磨痕处,形成软膜,提高承载能力,降低磨损与粗糙度。     

基于LabVIEW队列状态机的数据采集系统设计

数据采集是计算机与外部物理世界连接的桥梁,以LabVIEW为开发平台的数据采集系统具有组建时间短,功能易于扩展与维护和开发费用低等优点。在此,介绍AnthonyLukindo改进的队列状态机,并以此为构架构建数据采集系统,实现多通道数据的实时采集、数据存储、数据分析与显示等功能,最后总结了基于队列状态机进行数据采集的系统的优势。     

活塞环表面织构密度对缸套-活塞环摩擦性能的影响

为探究活塞环表面织构密度对船舶柴油机缸套-活塞环这一主要摩擦副的摩擦性能的影响,利用具有不同织构密度圆形凹坑的活塞环在MWF-10往复式摩擦磨损试验机上进行试验。通过调整试验载荷、转速获取了不同模拟工况下的测试数据,结合对应参数分析了活塞环织构密度对缸套-活塞环摩擦副的摩擦作用影响。结果表明:带有不同表面织构密度圆形凹坑的活塞环可以在不同程度上降低摩擦副的摩擦系数,提高其摩擦学性能。综合摩擦系数、表面形貌的相关分析可知:在载荷一定时,存在合适的织构密度(S_p=20.9%)能够显著降低缸套-活塞环摩擦副的摩擦系数,同时可以减少摩擦副的磨损量,提高摩擦副的综合摩擦性能。     

聚四氟乙烯、聚醚醚酮和热固性树脂材料的摩擦磨损性能及差异性研究

选取了聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)和热固性树脂3种常用于制备水润滑轴承的材料,测试了它们在不同载荷、不同转速和不同润滑状况下的摩擦磨损性能.研究结果表明,同种材料在不同润滑状况下的摩擦系数波动幅度有明显差别.在转速逐渐升高的条件下,热固性树脂材料和聚四氟乙烯材料的摩擦性能有一定提高,而聚醚醚酮材料的摩擦性能变化不大.PTFE材料在干摩擦状态下的磨损方式主要为粘着磨损和疲劳磨损,而在水润滑状态下的疲劳磨损程度加剧.     

基于仿生的水润滑尾轴承材料自润滑性能研究

水润滑尾轴承是船舶推进系统的重要支撑部件,其性能的优劣对船舶航行的快速性、安全性、隐蔽性、经济性等有着重要的影响。但是水润滑尾轴承在低速工作状态下难以保证其良好的润滑性和平稳性。从仿生学的角度,介绍仿生结构的应用现状。重点分析铁犁木的成分与表面微结构,探索其自润滑机制。初步制备基于铁犁木性能的仿生材料并进行简单的性能分析,以期在改善水润滑尾轴承的性能方面有更进一步的突破,为水润滑尾轴承的减磨以及润滑性能提升设计提供思路。     

基于射线技术的内燃机缸套油膜厚度可监测性

研究基于射线透射技术的内燃机缸套油膜厚度的可监测性,用一套自制的标准厚度润滑油膜容器在X射线透射测厚仪上进行油膜测厚标定试验,得到了线性良好的标定曲线。将标定数据输入到同一台测厚仪上,检测到了金属薄板表面0.011~0.984 mm的润滑油膜厚度。分析了适用于缸套油膜厚度的射线透射测厚系统参数的设置,并提出射线测厚装置在实际内燃机上的布置方式和布置要素,由此得出结论:射线透射技术监测大型低速内燃机缸套油膜厚度是可行的。另外,射线测厚系统过大的油膜厚度信号可作为摩擦副异常磨损的一种诊断信号。