船舶柴油机缸套/活塞环材料及其磨损控制研究进展

作为船舶柴油机的关键摩擦副,缸套/活塞环的性能直接影响船舶柴油机的整机性能、服役寿命、可靠性等。因此,开展缸套/活塞环磨损机理及磨损控制技术研究,有望在提升船舶节能减排、增强船舶运营可靠性和优化船舶经济效益等方面发挥重要作用。从缸套/活塞环材料发展、缸套/活塞环表面纹理技术、润滑油的润滑改性技术以及缸套/活塞环磨损状态监测技术4方面出发,详细总结了船舶柴油机缸套/活塞环材料及其磨损控制技术的研究进展,分析了各种技术的发展现状、应用优势和未来展望,可为从事船舶柴油机缸套/活塞环磨损控制技术研究的科研人员和工程技术人员提供参考。     

配缸间隙对活塞组动力学和摩擦学特性的影响

为降低活塞-缸套摩擦损失和柴油机整机振动，以TBD620V16型柴油机为研究对象，考虑液动润滑及粗糙接触等因素，建立活塞组动力学模型及整机动力学模型，计算不同配缸间隙的摩擦损耗及整机振动响应。基于模型的活塞组动力学计算结果表明，活塞-缸套连接副的摩擦损失随配缸间隙的增加，先减小后略有增大，活塞敲击能量随配缸间隙的增加持续增大。基于模型的整机振动响应计算结果表明，整机振动幅值随配缸间隙的增加而持续增大，且活塞敲击对振动的中高频部分影响较大。综合考虑配缸间隙对柴油机摩擦及整机振动的影响发现，应在保证良好润滑的前提下选取最小的配缸间隙，以减小整机的振动响应。     

小型船舶柴油机缸套表面环形槽结构的摩擦磨损性能试验

利用同种表面纹理缸套(环形槽结构)在不同工况下进行试验来获取摩擦特性数据,通过对各工况下缸套摩擦特性进行分析,得出表面环形槽结构在一定工况条件下能够对摩擦副的摩擦性能有一定改善。该研究可为船舶柴油机缸套表面减磨以及运行工况优化等提供试验基础。     

船用柴油机润滑油配伍试验研究

本文首先介绍了柴油机主要摩擦副——缸套和活塞环的磨损机理,然后提出了对曲柄箱润滑油的要求,其中最主要的是润滑油自始至终必须保持一定的碱性。作者还阐述了合理选择气缸润滑油的依据和方法,最后在我所的试验机上选用3种(A、B、C)不同配伍的润滑油作抗磨性,清净分散性比较试验,得出A优于B,B优于C,及A、B、C3种都可正常使用的结论。     

二冲程柴油机气缸润滑的几点看法

船用二冲程柴油机,运行中连续不断地往缸壁上注入一定量气缸油,作用有三:活塞环将气缸油涂布于缸壁上形成润滑油膜,减少缸壁与活塞环、缸壁与活塞裙等摩擦副的磨损;     

热气机活塞敲击力计算与分析

以某型热气机单缸模型为研究对象,基于HyperMesh、ANSYS、AVL Excite软件联合仿真建模的方法,计算分析活塞敲击力、敲击能量和摩擦功耗随配缸间隙的变化规律。结果表明:随着配合间隙的增加,敲击力、敲击能量增大,活塞缸套总摩擦功耗先减小后增加。配缸间隙在0.02～0.06 mm范围内时,敲击力、敲击能量较小,摩擦功耗也相对较小,对热气机的振动噪声贡献较小。     

阻隔碳渣延长缸套的使用寿命

运转中的船用大型二冲程低速柴油机,由于结构的原因,容易发生活塞环和缸套异常磨损,文章提出改进扫气箱内部结构的设想,对于延长缸套和活塞环的使用寿命,有一定的实用价值和良好前景。     

K90MC-C主机气缸油的调节

气缸油的作用,主要是:在活塞环与缸套、活塞环与环槽之间形成油膜,减少磨损;清洁活塞环、环槽和缸壁;中和硫酸,减少腐蚀。     

基于磁传感技术的活塞环磨损监测试验研究

以柴油机活塞环为研究对象，采用在缸套打孔安装磁阻传感器方法，实验室条件下进行有镀层活塞环磨损的试验，研究磨损量与传感器输出电压值的对应关系，实现在线监测活塞环的磨损量。     

RTA38,TRA48柴油机技术服务信息之一活塞运行状态的建议

概述：１．活塞环２．活塞环安装说明３．气缸套．４．新缸套与活塞环的磨合５．其它信息６．结论。     

贫油润滑下活塞环组膜厚计算的改进及其验证

活塞环油膜厚度的计算和测量是发动机摩擦学研究的重要内容,作者改进了活塞环的润滑模型,编制了更加接近实际的计算程序,在程序中考虑了多环贫油润滑情况下滑油的分布、烧耗等因素,并进行了供油量的连续性计算,同时考虑了上、下止点处出现的混合润滑。作者还在高速小缸径柴油机上开发了一种调频式活塞环油膜厚度测量装置。理论计算表明,考虑贫油及布油情况的多环物理模型是合理的,用该模型计算的缸套活塞环油膜厚度很接近实测值。通过不同条件下的试验和计算进一步探明了影响活塞环油膜厚度的诸因素的作用。     

鱼雷热动力系统工作温度整体计算模型及有限元法应用研究

文章建立了稳态条件下鱼雷热动力系统工作温度整体计算模型,通过算例验证了模型的正确性.用计算模型和有限元法相结合,应用I-DEAS有限元分析软件对重型鱼雷内层气缸套和活塞进行了温度场有限元计算,得到了可信的温度分布结果.     

救生艇用柴油机气缸套温度场的计算与分析

针对柴油机气缸套的热负荷问题,以救生艇用2105柴油机的气缸套为研究对象,建立了气缸套温度场的计算模型,讨论了边界条件,在Fluent软件平台上开展了标准工况下2105柴油机气缸套三维温度场的计算.计算结果表明,等温线的分布是轴对称的,整个温度场分布是由上至下逐渐变低,其中顶面最高,中间冷却水处最低,上部温差沿轴向方向较大,下部温度分布比较均匀;整个缸套温度最高点位于缸套顶部内侧.从计算结果看,该气缸套温度分布合理,最高温度为511 K,热负荷不大.     

基于热-机耦合的柴油机气缸套强度研究

为使气缸套的结构设计、制造、强度校核及疲劳寿命分析更加精确化,利用有限元仿真软件,对某型柴油机气缸套在热负荷、机械应力作用下的应力及变形情况分别进行单边界条件计算和热-机顺序耦合计算,并做疲劳分析。结果表明,热-机械顺序耦合下气缸套的最大应力分布于气缸套内表面与上表面交界处,最大值不超过材料的极限应力;气缸套的最小疲劳安全系数满足设计要求,最有可能发生疲劳破坏的部位位于气缸套上部螺栓孔根部所处的高度平面、水套最底面所处平面及气缸套上表面外沿处。     

某高功率密度柴油机气缸套热-结构耦合分析

采用有限元分析软件ANSYS对某高功率密度柴油机气缸套进行稳态温度场计算,并将计算结果作为边界条件,施加在缸套结构有限元模型上,同时在其上施加柴油机工作时的最大爆发压力和预紧力,进行热-结构耦合应力场分析,得到在耦合场下缸套的最大应力和应变。     

未来智能船舶推进系统的选型

本文首先对现有船舶机舱的安全现状进行了研究,对已发生的远洋船舶400多个机损案例的故障部件、故障类型、事故原因进行了统计分析,发现主机系统是事故发生率最高的部位,特别是活塞、缸套、气阀、喷油器这些燃烧室周围的部件。在发生事故的原因中,人因失误仍然是主要因素,占全部案例的83.1%。在此基础上,对目前六种典型的船舶推进装置的可靠性进行了分析,从推进装置的系统冗余数、部件数量、部件材料及运行条件等方面,对不同推进装置的可靠性进行了对比,发现目前在远洋船舶中运用最广的单机单桨直接传动装置可靠性最低,而多机多桨间接传动装置、调距桨推进和电力推进装置是适合未来智能船舶可靠的推进型式,特别是电力推进装置将是未来智能船舶的最佳选择。     

基于联合仿真技术的转缸式斜盘活塞发动机动力学研究

基于Adams和Matlab/Simulink联合仿真技术建立转缸式斜盘活塞发动机的动力学模型,得到发动机关键零部件的速度、加速度、受力以及平衡特性,并利用实际热车试验数据对模型进行验证。仿真结果表明:在满足热强度的前提下,应尽量提高发动机缸内压力,降低发动机转速;后球心圆直径对发动机的运转平稳性影响较大;增加一定的周向位移可提高发动机的机械效率;后球头和后球座之间的摩擦功率最大,需重点考虑润滑和冷却;转缸式斜盘活塞发动机是自平衡的。研究结论可为发动机的工程设计和评估提供重要参考价值。     

PIV study of the effect of piston position on the in-cylinder swirling flow during the scavenging process in large two-stroke marine diesel engines

A simplified model of a low speed large two-stroke marine diesel engine cylinder is developed. The effect of piston position on the in-cylinder swirling flow during the scavenging process is studied using the stereoscopic particle image velocimetry technique. The measurements are conducted at different cross-sectional planes along the cylinder length and at piston positions covering the air intake port by 0, 25, 50 and 75 %. When the intake port is fully open, the tangential velocity profile is similar to a Burgers vortex, whereas the axial velocity has a wake-like profile. Due to internal wall friction, the swirl decays downstream, and the size of the vortex core increases. For increasing port closures, the tangential velocity profile changes from a Burgers vortex to a forced vortex, and the axial velocity changes correspondingly from a wake-like profile to a jet-like profile. For piston position with 75 % intake port closure, the jet-like axial velocity profile at a cross-sectional plane close to the intake port changes back to a wake-like profile at the adjacent downstream cross-sectional plane. This is characteristic of a vortex breakdown. The non-dimensional velocity profiles show no significant variation with the variation in Reynolds number.