表面处理对活塞环摩擦磨损性能影响的试验研究

活塞环与缸套的摩擦磨损对内燃机动力性、经济性及可靠性有重要影响.本研究通过圆盘式摩擦磨损试验机对活塞环与缸套的摩擦学性能进行试验,考察了未经处理表面、镀铬表面和PVD表面活塞环的摩擦特性,重点分析了摩擦系数、表面摩擦形貌以及磨损量.结果表明:相比未经处理表面,镀铬和PVD处理均能有效减小活塞环配对副摩擦系数,其中PVD环配对副摩擦系数随时间的变化稳定;未经处理表面呈现磨粒磨损特征,镀铬处理表面呈现抛光磨损特征,PVD处理表面呈现塑性变形特征;镀铬处理在减小活塞环磨损的同时增大了配合缸套的磨损,PVD处理在进一步减小活塞环磨损的同时配合缸套的磨损也较小.总体上,3种表面的活塞环中,PVD处理活塞环表现出了最优的摩擦学性能.     

柴油机活塞环缸套摩擦学特性研究

利用CETR摩擦磨损试验机测试分析了柴油机常用的4种表面功能层活塞环与4种合金铸铁材料缸套摩擦副的摩擦因数和磨损系数,结合摩擦界面形貌和成分分析,初步确定了不同活塞环-缸套摩擦副的磨损机制.研究结果表明,陶瓷复合镀层活塞环-缸套摩擦副具有稳定和优良的摩擦学特性,耐磨性大幅度提高;镀铬环-缸套摩擦副物理化学性质稳定,但摩擦因数和磨损系数高;喷铜环-缸套摩擦副物理化学性质不稳定,出现钼颗粒剥落和形成表面复合膜等现象,摩擦因数曲线出现拐点,缸套和活塞环都具有最大的磨损系数.     

基于分形理论的气缸套磨损表面特征形貌表征

基于分形维数和多重分形谱理论,以不同工况下镀铬气缸套—PVD活塞环摩擦磨损试验试样为对象,通过三维共聚焦激光扫描显微镜获取磨损表面的二维灰度图像,并将其转化成黑白二值图像,采用盒维数法测算缸套磨损表面的分形维数,运用多重分形谱测算谱宽度,定量表征气缸套磨损表面的形貌特征和表面的高度均一性。结果表明,气缸套磨损表面具有明显的分形特征,且为一重分形。表面越粗糙,分形维数越小,分形谱宽度值越大。     

活塞环和气缸套表面形貌对润滑性能的影响

综合考虑缸套热变形、缸套温度场、弹性变形以及润滑油变黏度等因素影响，建立活塞环-缸套摩擦副的瞬态流体动压润滑计算模型，分析发动机工况、活塞环-缸套接触面粗糙度方向和粗糙度大小对摩擦功耗和窜气量的影响。研究发现，当转速升高时，摩擦功耗升高，影响发动机效率；活塞环采用横向粗糙度方向和缸套采用纵向粗糙度方向的组合，能够同时使窜气量和摩擦功耗处于较低的水平；综合粗糙度一致时，采用活塞环表面粗糙度低于缸套表面粗糙度的组合，能有效降低摩擦功耗。     

干式成品缸套在汽车发动机中的应用

汽缸套是内燃机的关键基础件,为满足主机的需要,要求能耐高温、高压;耐化学腐蚀、耐磨损及少变形等。汽车经过不同时间的运行后,主要是发动机的汽缸套和活塞环产生磨损,使发动机的功率有所降低,运转时的噪声增大、污染严重、燃油和机油耗量增加。从发动机投入运行到大修理的过程中,就活塞环与缸套摩擦付而言,大致可以分为磨合磨损、前期磨损和后期磨损三个阶段。图1反映了发动机使用时间与缸套磨损以     

大功率发动机缸套异常磨损原因分析与优化

某大功率高速发动机在台架磨合试验结束后,使用内窥镜检查缸套时发现缸套表面异常磨损,磨损部位的珩磨网纹消失。通过建立故障树,围绕零部件制造质量、装配过程、运行使用等方面进行逐项排查,并根据故障原因制定了解决方案。结果表明：缸套磨损是由整机隔振装置弹性刚度一致性差引起的。通过对缸套抵抗热变性能力进行仿真计算,优化改进了缸套的冷却结构,有效改善了缸套的承热和变形,为其他发动机类似设计提供了参考和依据。     

发动机缸套金属陶瓷涂层高频重载摩擦磨损试验研究

为了研究金属陶瓷涂层缸套表面的抗磨性能,采用SRVⅣ摩擦磨损试验机,模拟活塞环—气缸套的工况条件,测量缸套试样的动态摩擦因数和磨损深度,并通过扫描电镜探测和金相分析,观察磨损表面形貌。结果表明,喷涂缸套的温度升高和无润滑状态都会增加摩擦因数和磨损率,在400N重载下摩擦因数能迅速趋于平稳,在80℃和99℃时,磨损率仅为3.08×10-6 mm3/(N.m)和8.76×10-6 mm3/(N.m)。干摩擦时喷涂缸套的磨损率为2.76×10-5 mm3/(N.m),而普通缸套在载荷降至200N时磨损率已达1.38×10-4 mm3/(N.m)。缸套与高铬渗碳环配对的磨损形式表现为塑性变形,而与磷化铸铁环配对时出现黏着磨损。与200N相比,在400N载荷的摩擦试验后缸套表面粗糙度Ra值下降的幅值较小,但轮廓支承长度率较大。硬度值差别过大的两种材料不适宜作摩擦副配对材料。     

船舶柴油机缸套—活塞环磨损试验智能化仿真系统

采用智能化仿真方法研究船用柴油机缸套活塞环的磨损过程，目的是充分利用现有的摩擦学知识和缸磋活塞环使用的经验，来评判实际缸套－活塞环的耐磨特性为，船用柴油机缸套国产化提供一种快速而经济的评判方法，为运行船舶适时维修提供依据。     

发动机活塞环-缸套低摩擦设计仿真分析

以某直列3缸汽油机为研究对象,建立了仿真计算模型,验证了模型的正确性,利用该模型分析了活塞环结构对活塞环-缸套摩擦副润滑的影响。研究表明:过大或过小的活塞环径向桶面高度都会增加活塞环-缸套摩擦副的摩擦损失;在保证发动机平稳运行的基础上,应尽可能选择小的切向弹力;开口间隙对活塞环-缸套之间的窜气量影响很大,冷态时,该款发动机开口间隙为0.38~0.40mm时最佳。     

车用6120型柴油机磨合时间的研究

在现生产中,发动机全功率出厂的磨合时间对于不同的机型是有差异的,在确保良好的磨合又能紧缩磨合时间是提高经济效益的一项有效措施。本文对6120型柴油机在生产中全功率出厂的磨合时间进行了研究。试验中对不同的缸套网纹、活塞环型面,润滑油牌号、磨合规范分别进行了选配试验,并逐一介绍各组磨合试验结果。评定发动机磨合效果的主要项目通常是,发动机各项性能指标、活塞环漏气量、润滑油中含铁量、缸套内表面与活塞环外圆面的磨合情况等。根据现有条件,在6120型柴油机全功率出厂磨合时间的试验研究中采用了不同的缸套网纹、活塞环型面、润滑油牌号以及不同的磨合规范,并把这几个变动因素进行了组合试验。     

降低61000发动机气缸磨损的措施和效果

为提高6100发动机缸孔的耐磨性，采用了镶入优质干式缸套的办法，改进了第一首活塞环镀铬层的表面结构，缸孔内表面也由普通珩磨改为平台珩磨，从而使缸孔的磨损有了大幅度降低。     

缸套-活塞环三维润滑状态模拟分析

以发动机缸套-活塞环摩擦副为对象,研究润滑表面粗糙度、润滑油的变黏度效应以及气缸套圆周方向的形变等因素对润滑状态的影响。运用三维瞬态平均Reynolds方程与微凸体接触模型,建立缸套-活塞环三维瞬态动压润滑模型,并使用Fortran语言编制了润滑状态计算程序,得出行程内的最小油膜厚度、压力分布、摩擦力等曲线。结合实际工况对计算结果进行分析,表明在活塞环圆周方向上的油膜压力及油膜厚度分布都是不均匀的,有明显变化;在压缩冲程上止点附近,微凸体摩擦力数倍于流体摩擦力,是引起摩擦磨损的主要原因。     

关于斯柯达MTS24型自卸车严重拉缸的分析

1978年国家物资总局调给我们一批斯柯达MTS24型自卸车,在正常行驶不到二万公里时(有的行驶不到二千公里),均出现发动机各缸活塞环有不同程度的不正常磨损。特别是第一缸,缸套、活塞与活塞环均磨损严重,缸套内径磨损达0.74～1.03毫米;第一道活塞环均断碎,致使拉缸严重;活塞头部出现严重熔着磨损;裙部销座膨胀,致使裙部熔着磨损、变形。由于第一缸的严重磨损,致使其他缸及轴瓦也不同程度的磨损和刮伤。见图1、2、3、4磨损情况照片。     

表面织构活塞环与CuO纳米润滑油协同润滑特性数值研究

建立了活塞环-缸套流体动压润滑数值模型,研究表面织构和CuO纳米润滑油对活塞环协同润滑机理。研究结果表明:CuO纳米润滑油能有效减小粗糙接触力,降低磨损,但会引起流体黏性剪切力增加;活塞环织构表面与缸套之间形成的微动压效应对动压润滑有促进作用,能有效减小流体摩擦力,减少摩擦损失,但在上下止点附近会导致粗糙接触力增加,磨损加剧;活塞环表面织构的位置会影响其摩擦性能,对比发现中间织构效果最好,与无织构活塞环相比能减小摩擦损失5.17%;表面织构和CuO纳米润滑油之间存在协同润滑作用,合适浓度的纳米润滑油和一定尺度的表面织构能在减少活塞环摩擦损失的同时降低磨损。本研究中中间织构活塞环和体积分数0.5%CuO纳米润滑油组成的协同润滑能达到最佳润滑性能。     

发动机气缸套磨损谱编制方法研究

通过对气缸套-活塞环进行润滑分析,得到了不同曲轴转角位置活塞环的微凸体载荷分布及磨损速率。结合动载荷特点对Archard磨损计算模型进行了修正,同时根据载荷分级对发动机工况进行了离散,计算得到了各离散网格单元内的磨损参数,基于发动机整机载荷谱,采用时间插值方法,编制了典型任务剖面下的气缸套磨损谱。     

发动机活塞环的减磨措施

活塞环是发动机的关键件之一,其工作的好坏直接影响发动机的性能。同时,活塞环又是易损件,检修活塞环时,通常要吊出活塞,因此,常常把检修或更换活塞环的时间作为发动机的第一次检修期限。 近年来,由于发动机向高速和强化方向发展,活塞环的工作条件越来越苛刻,对其耐磨性也提出了更高的要求。 活塞环的磨损及影响因素 汽车发动机的活塞环和缸套之间的磨损具有如下几个特点: 1.活塞环在上下止点之间作往复运     

新一代载重车发动机活塞环端面磨损解决方案

排放法规限值的日益收紧对发动机的各项研发工作提出了新的挑战。为了满足改进燃烧和提高发动机效率的要求,导致发动机的负荷增加和磨粒尺度增大。改进发动机会导致活塞环及活塞环槽面临苛刻的摩擦学条件,因而活塞环端面磨损正成为活塞环设计时要解决的关键问题。防止活塞环端面磨损最常用的方法是镀铬。但这种方法在耐久性(厚度太薄)和金相图(表面粗糙)上有一定的局限性。为此,现已开始采用氮化处理的不锈钢第1道活塞环,以改善对端面的保护。与镀铬层相比,氮化层的硬度较高,且比较光洁。然而,对于新一代载重车发动机而言,在某些情况下,采取氮化处理应对摩擦学条件的能力也有其局限性。一种新的解决办法是采用热喷涂工艺。这种工艺能增加保护层厚度,从而减少活塞环与活塞环槽的磨损。为了在严酷的工作条件下评价各种端面磨损解决方案的效果,设计了特殊的发动机试验程序。对各种活塞环技术的评定结果显示,热喷涂的性能最佳。长期试验结果也显示,热喷涂层能提高端面的耐久性。     

基于GT-Suite的活塞环-缸套摩擦特性研究

以活塞环-缸套为研究对象,利用GT-Suite软件建立了活塞环-缸套摩擦模型,将摩擦、润滑和动力学三者耦合起来,同时考虑了活塞环和缸套的扭曲变形、接触表面粗糙度等因素,计算分析标定工况下活塞环-缸套的油膜厚度、油压分布、摩擦力和摩擦功耗。着重分析了不同润滑油温和不同转速条件下第一环油膜厚度和摩擦功耗,结果表明:第一道活塞环处润滑效果差、摩擦功耗高;随着油温升高,油膜厚度显著减少,同时摩擦功耗显著减少,综合考虑润滑和摩擦功耗,发现油温在80~90℃时摩擦特性较为理想;随着转速提高,油膜厚度增加,同时摩擦功耗增加,转速对油膜厚度影响较小,对摩擦功耗有显著影响。     

柴油机修理知识讲座(续2)

<正> 3.缸套的损坏及修复 ①缸套内表面磨损及原因 缸套内表面磨损是常见的缺陷,其一般规律为: a.磨损部位主要在活塞环移动的区域内,在缸套轴向上呈上大下小,且在活塞位于上止点时第一环所在的位置磨损量最大,如图14所示。     

铝合金气缸与活塞环摩擦副的应用研究

小型汽油机缸套——活塞环摩擦副是发动机中非常重要的一对摩擦副,功能是防止燃气泄漏及过量润滑油进入燃烧室,任何一方过量磨损都影响发动机的性能和排放。在负荷和转速不高的汽油机上使用表面未经过强化的铝合金气缸,合理选取活塞环的材料和相关结构参数,既可满足使用要求,又能降低生产成本。