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时间:2019-07-10
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1、柴油机摩擦磨损探讨一、柴油机主要磨损形式二、活塞环缸套摩擦磨损试验方法三、活塞环动力学的计算分析主要内容:四、下一步合作的探讨一、柴油机主要磨损形式磨损有四种主要形式:磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损。磨粒磨损:在摩擦过程中,由于硬的颗粒或表面硬的凸起物引起材料从其表面分离出来的现象,称为磨粒磨损。这些硬质点会破坏摩擦副间的润滑油膜,进而切削金属偶件,周而复始的造成了严重的磨粒磨损。粘着磨损:两摩擦物体在法向力和切向力的联合作用下,由于表面不平,摩擦副互相接触时,峰顶受到较大的压力,致使接触应力超过材料的流动强度,
2、产生塑性变形,材料有可能转移到另一表面上,从而造成粘着,产生金属与金属的直接接触和塑性变形,从而经历粘着、剪切和再粘结的循环过程。疲劳磨损:疲劳是指由重复作用的应力循环引起的一种特殊破坏形式,这种应力循环的应力幅不超过材料的弹性极限。摩擦副表面相对滚动或者滑动时,周期性的载荷使接触区产生较大的应力,同时产生塑性变形。在表面薄弱点处引起裂纹,逐渐扩展,最后金属断裂剥落下来。腐蚀磨损:在摩擦过程中,金属同时与周围介质发生化学或电化学反应所产生的磨损。一、柴油机主要磨损形式1、活塞环与气缸套间的磨损活塞环与气缸套在工作时受到气
3、压力、惯性力、侧向力以及引起的摩擦力作用。由于作用力大小、方向不断变化,润滑油膜将呈非均匀分布,加上温度等的影响,其摩擦磨损情况十分复杂。在柴油机运行过程中,高温、高压作用和润滑状态不良,活塞环顶环在上止点区域难以维持油膜的连续性,这里又是缸套最热的部分,并且离润滑油供应处最远,因此磨损的最坏情况将出现在活塞行程的最高点处。影响活塞环油膜分布的主要因素是侧向力、活塞环结构参数和加工精度等,活塞的偏转、环的扭曲及环在环槽内的运动等对油膜形成也有较大的影响,应综合考虑粗糙效应和充油贫油边界条件,作出正确分析。柴油机工作原理2
4、、曲轴与轴瓦的磨损曲轴与轴瓦间的润滑采用压力润滑,正常工作时处于流体润滑,但在转速较低、停车、起动或载荷较大时,出现边界润滑,接触面上的润滑油膜被挤破,两工作面瞬时接触,发生粘着磨损,产生的金属屑及油中的杂质形成硬质颗粒,当直径大于油膜厚度时,对轴瓦、轴颈表面有切削作用,演变成磨粒磨损。3、配气机构中凸轮与挺柱的磨损这对摩擦副控制着气门的开启和关闭,对可靠性和耐久性有很高的要求,在工作中承受较高的载荷和较大的滑动、滚动速度,摩擦十分严重。凸轮与挺柱具有时变特性,出现明显的非稳态特性,当转速较低,气门落座时,会破坏润滑油膜
5、,造成早期磨损,同时产生恶性循环,加剧磨损。二、活塞环缸套摩擦磨损试验方法1、试样试验试样试验分材料试验及成品试验,材料试验用于选材及表面处理工艺等,优点在于试验周期短,条件易控制,数据重复性好;缺点是条件过于理想化,与实际相差甚远。设备可采用通用试验机,如销盘试验机。成品试验是采用加工完成后的活塞环进行,优点是更接近实际工况,周期短,条件易控;缺点是与实际工况还有差距。设备有SRV4、非标设备。2、台架试验可以直接用于评价零件性能,但是周期长,不定因素多,成本高。三、活塞环的动力学计算分析为了满足日益严格的排放法规,低
6、机油消耗和良好的润滑是发动机活塞体/环组/缸套开发中的一项重要工作。发动机活塞环密封效果影响漏气量和机油消耗,为获得一个准确的环/套组件设计,有必要对活塞环组的动力学行为进行精确分析。利用AVLExcitePiston&Ring软件,搭建活塞环动力学的分析模型,来评估活塞环窜气、摩擦功损失,还可以用于活塞环结构的优化设计。四、下一步合作的探讨缸套活塞环的摩擦磨损:1、流体动压润滑理论分析;2、各层次的摩擦磨损试验;3、测试方法的研究;谢谢!
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