YM150型四冲程动力钢轨打磨机及其应用

1概述随着我国铁路无缝线路的普及,铝热焊剂被大量用于现场钢轨焊接,这种现场焊接必然导致焊筋的产生,从而催生了钢轨打磨设备的运用。小型现场钢轨打磨设备种类较多,包括手提砂轮打磨机、电动打磨机、液压打磨机和内燃打磨机等。其中内燃打磨机因重量轻、携带和操作方便,普遍受到现场操作者的欢迎。内燃打磨机以动力不同分为二冲程发动机和四冲程发动机。二冲程动力打     

活塞环摩擦学特性在下一代弹性燃料发动机上面临的挑战

目前,随着可再生生物燃料的使用,考虑到从种植、燃料生产到汽车使用的整个生命周期,乙醇在弹性燃料汽车上的应用被认为是低二氧化碳排放的代用方案。在巴西,80％以上的量产汽车都使用弹性燃料。由于乙醇热值较低,为了获得相同的发动机功率,与汽油相比,乙醇的燃烧标定更为激进。这种燃用乙醇时不断增加发动机比功率的需求所产生的机械热负荷对活塞环摩擦学特性是一种挑战。乙醇的使用也带来一些特定的未被明确的摩擦学差异,如燃料稀释润滑油（尤其是在冷起动时）,以及具有腐蚀性的工作环境等。在特定的驾驶条件下,曾观察到氮化钢的第1道活塞环表面剥落等早期失效情况。当采用乙醇运行时,弹性燃料发动机呈现更高的最高燃烧压力,并且该峰值出现在曲轴转角上止点附近。这种状况增加了活塞环的磨损、擦伤的风险及摩擦学上的困难,这些都可能导致氮化层的裂纹及剥落。从摩擦学角度探讨弹性燃料发动机的第1道活塞环性能。讨论了弹性燃料发动机使用乙醇后对第1道活塞环的磨损、擦伤、氮化层剥落及摩擦等特性的影响。用发动机试验来评定耐磨损性和耐剥落性。有关擦伤,进行了环块法摩擦磨损试验,并给出了活塞环的涂层分级。还讨论了第1道活塞环的摩擦特性及对燃油耗的影响。给出了发动机浮动气缸套的试验结果。最后,讨论了克服这些挑战的活塞环技术方案。其中,有改进氮化处理以增加韧性的钢制活塞环,以及应用一种物理汽相沉积涂层,以提高耐磨损性和摩擦特性。介绍了一些摩擦试验台和发动机试验,以支持所讨论的技术方案。发动机试验基于严酷程序,目的是证明或预测弹性燃料发动机燃用乙醇时对性能的影响。     

二冲程柴油机增压系统的改进

分析了内燃机车用二冲程柴油机经济性逊色于四冲程柴油机的原因,认为主要原因是机械驱动式压气机的机构传动损失。在分析了各种增压系统方案的优劣后,提出了一种单级、带机械驱动机构的增压系统,可提高总效率约2％。该方案可取代现有增压系统,也可用于新设计的二冲程柴油机。     

Niigata公司四冲程发动机的开发

日本Niigata公司到目前为止已开发和制造出大量陆用、船用以及铁路内燃动车用四冲程发动机。当前,针对每一种用途而进行的四冲程发动机的开发主要是适应环保要求,并考虑其经济性、耐久性及可维修性等。本文介绍针对陆用和船用而进行的开发工作。     

新一代载重车发动机活塞环端面磨损的解决方案

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。     

MAN公司开发的新型TCA增压器

简要介绍了德国MAN B&W柴油机公司新开发的TCA系列涡轮增压器的设计和结构特点。该系列涡轮增压器适用于二冲程和四冲程柴油机，其单台配机功率范围为2800～31300kW。     

柴油机气缸套和活塞环的新发展

报道了日本ＡＤＤ公司为一种目标发动机开发的新的喷涂陶瓷的气缸套和活塞环的性能特点以及川崎重工业公司的Ａｋａｓｈｉ研究所为该发动机开发的新的活塞环密封方法－空气喷射密封法。试验结果表明：采用新工艺的陶瓷喷涂气缸套和活塞环的磨损率大为降低，平均寿命可延长一倍以上；新的活塞环密封方法亦具有减轻顶环压力负荷和积污，避免燃气窜入曲轴箱等优点。     

活塞环上工作表面的新材料

炒了延长活塞环的使用寿命，提高发动机的性能，ＭＡＮＢ＆Ｗ公司和另两家活塞环制造工厂，就活塞环工作表面的复层材料，在单缸机上做了２８个方案和３３３种工作表面层材料筛选试验，并在多缸机上验证。最后确认了一种最佳的ＣＫ－３６复层技术，并已推广应用。     

四冲程发动机故障解析与排除

通过对卡特彼勒C-9发动机设计机理的研究和分析,查找了四冲程发动机由燃油系统、电控系统、进排气系统及机械故障导致的不能启动的原因和解决故障的措施。     

内燃机车柴油机现代化改造时降低机油消耗量的方法

目前正在使用的机车用二冲程柴油机的机油消耗量为１．２￣２．０ｇ／ｋＷｈ，比四冲程ЦＨ２６／２６型柴油机高１￣２倍。为了降低机油消耗量，在活塞、油环等零部件的结构中作了许多改进，从而使机油消耗量有池大幅度的下降（约下降了３３％￣５０％）。文内介绍了这些零部件结构改进的具体方法和测试结果。     

两种北美铁路柴油机机油现场试验对比

北美铁路正处于来自各方面的压力之下，其中包括用户需求的提高、更严格的政府排放法规、燃料价格的上涨、有限的基础结构水平以及劳动力的减少。铁路公司必须以“更少的代价干更多的活”。成功的关键因素是资产利用率，也就是说，力求使每台机车可靠地运行更长的时间，从而最大限度地发挥每台机车的价值。减少因维修（包括计划性和非计划性的）造成的非运营时间有助于提高总利润。对于经济性的改进，发动机机油是一个重要因素。在北美铁路高负荷干线运营条件下对两种发动机油进行了为期1年的现场对比试验。试验包括二冲程和四冲程的机车。通过对用过的机油进行分析，针对每种发动机找出了最有可能达到报废极限的参数。试验表明，两种发动机机油技术在保持较长换油周期方面的能力相差明显。换油期长的机油亦显示出有助于改善发动机清洁度（外观检查）和磨损特性。使用非线性回归分析，将数据与理论动态模型相拟合，产生了置信界限曲线，利用该曲线得出满足给定换油周期的概率。对整个车队用过的机油数据库进行的类似分析验证了这些结果。将经济性模型应用于概率数据，以确定延长换油周期的价值。将这些结果应用于假定的铁路公司财政状况，以证明使用较高品质的发动机机油的价值。     

基于表面处理工艺及形状优化的活塞环滑动摩擦降低技术

发动机的总机械损失中,活塞组件因滑动阻力引起的摩擦损失约占40％～60％。活塞环外侧圆周面与气缸工作表面之间存在较大的滑动摩擦力,会造成发动机的功率损失。降低上述摩擦损失是活塞组件研发过程中有待解决的课题。通过对活塞、活塞环、气缸等部件接触部位的形状进行优化,以及采用高效的表面处理工艺形成适当的表面粗糙度,来达到降低活塞环滑动摩擦损失的目的,同时也介绍近年来部分典型表面处理工艺的应用实例及其效果。     

高效组合式活塞环的研究

使用传统活塞环的机车柴油机经常出现"机油消耗高"、"活塞环、活塞环槽磨耗大"等问题。组合式活塞环是在一个环槽内配置两道活塞环,两道环以斜面相贴组成一副气环组。组合式活塞环具有密封性能好,机油消耗量低,使用寿命长,低磨耗和低排放等突出特点,在活塞环研究方面是一项创新技术。     

Voith公司将进入机车市场

为了改进二冲程柴油机的性能和降低排放以满足各种排放法规的要求，GM公司的电气动力部（EMD）在过去10年中加速了它的发动机开发计划。目前它生产的发动机符合美国环保局（EPA）Tier2标准、国际海运组织（IMD）标准和EPATier1和Tier2船舶排放标准。     

机车柴油机活塞环与环槽耐磨性试验研究

简要分析了大功率中速机车柴油机活塞环槽磨损原因,针对目前正在生产应用和开发的活塞环槽强化处理技术,在给定模拟系统条件下,采用MPX-2000盘销式摩擦磨损试验机,进行了现用合金铸铁活塞环与5种表面强化处理活塞环槽的耐磨性模拟试验.试验优选出了适配现用活塞环的中速柴油机活塞环槽强化处理技术.     

MAN B＆W公司TCR新系列涡轮增压器的开发和初步试验结果

MAN B＆W公司在成功地将它不久前开发的用于2100kW以上大功率四冲程和二冲程柴油机的TCA系列涡轮增压器投放市场之后，最近又开发出一种全新的、用于较小功率发动机的TCR系列涡轮增压器。该系列涡轮增压器可满足目前和未来柴油机和气体燃料发动机的市场需要。新系列涡轮增压器包括6种不同的尺寸规格，适合脉冲或定压增压，覆盖的发动机功率范围为390kW-5000kW。预定的应用范围包括船舶推进，发电机组、固定式和铁路牵引发动机。它的主要开发目的是高效率、高压比、高比质量流量、低重量、小外形尺寸、长寿命，易维修、运行安全、低产品成本和低寿命期成本。为了实现所有这些目的，MANB＆W公司必须完成一个广泛的开发和试验计划，以确保产品满足市场需要和具有高的运用可靠性。除了已经将一些模拟工具，诸如用于对所有相关的涡轮增压器部件进行空气动力学分析的3D—CFD（计算流体动力学程序）或用于静态和动态负荷计算以及转子动态模拟的FE（有限元）法，作为一种标准而加以利用外还在开发阶段初期首次进行了密封安全性计算。为了掌握顾客的特殊需要，在经过了复杂的QFD（质量功能开发）分析之后，提供了用户要求的技术务件。此外，涡轮增压器样机亦在燃烧器试验台上进行了广泛的试验以验证预期的按照一典型的柴油机特性曲线的工作特性。本文描述TCR系列涡轮增压器的开发过程和由它所提供的新的机会。另外，还介绍了通过台架试验和发动机试验所获得的初步结果，这些初步试验结果进一步证实了用户可从该系列涡轮增压器获得的主要好处。     

消息报道

GE公司EMD柴油机的新发展为了改进二冲程柴油机的性能和降低排放以满足各种排放法规的要求,GM公司的电气动力部(EMD)在过去10年中加速了它的发动机开发计划。目前它生产的发动机符合美国环保局(EPA)Tier2标准、国际海运组织(IMD)标准和EPATier1和Tier2船舶排放标准。自1985年以     

柴油机气缸动力组的磨损对油气窜缸和机油消耗的影响

对于现代柴油机 ,耐久性是非常重要的。柴油机制造商力图延长大修期 ,而大修期通常受机油消耗率和油气窜缸情况支配。因此 ,理解发动机磨损 ,对气缸动力组动力学性能、对机油消耗率以及对油气窜缸的影响是必要的。本文利用气缸动力组动力学模型探讨气缸动力组部件 (活塞环和气缸套 )磨损的影响。所用的模型可预测磨损对活塞环运动、环间气体压力、油气窜缸等的影响。研究的参数有 :气缸套磨损、活塞环外表面磨损以及活塞环侧平面磨损。对两种不同型式的柴油机分别进行了模拟 ,这两种柴油机的特点明显不同。研究结果表明 ,磨损对两者的影响是有区别的 ,其相应的寿命也是不同的 ,这说明对不同型式的柴油机需要分别进行模拟化工作。模拟结果表明 :第一道环外表面磨损对于保持良好的控油以及油气窜缸控制影响非常明显 ;气缸套磨损是重要的 ,但其影响程度不如活塞环磨损 ;活塞环侧平面磨损对于两种情况均有明显影响     

HXN5型内燃机车柴油机活塞环的研制

HXN5型内燃机车是目前国内功率最大的交流传动内燃机车,为了适应其柴油机高负荷和高爆压的强化要求,满足机车国产化需求,自主研制了与之匹配的HXN5型柴油机活塞环.详细介绍了HXN5型柴油机活塞环的结构设计、制造工艺及试验等情况,并对采用的铬-陶瓷复合镀层技术进行了重点研究.台架试验和装车考核结果表明:活塞环组匹配性能良好,活塞环自身的耐磨性能好,使用寿命可达普通镀铬环的2倍左右.     

第二届同济-朗锐科技国际摩擦学研讨会召开

“汽车、机车和发动机工业中摩擦学的应用”第二届同济-朗锐科技国际摩擦学研讨会于2006年12月12～13日在中国南车集团戚墅堰机车车辆工艺研究所召开。研讨会由同济-朗锐摩擦研究所、德国柏林技术大学、美国麻省理工学院、英国戴纳格莱歇方德费轴承公司、奥地利李斯特内燃机及测试设备公司、美国费德勒莫固公司等联合主办。参加会议的有国内外专家、学者60余人。中科院院士谢友柏、德国柏林技术大学波波夫教授、美国麻省理工学院黄永荣博士、清华大学摩擦学国家重点实验室胡元中教授和同济一朗锐摩擦研究所张朝所长等分别作了“粗糙表面弹流润滑接触的快速计算法”、“计算机辅助工程在发动机研发中的应用”、“汽车发动机的活塞技术”、“活塞动力学模型及对活塞敲缸的影响”、“AVLGLIDE软件中活塞和活塞环摩擦损失的模拟”、“点接触和混合润滑中粗糙表面间的摩擦和磨损的模拟”等24篇精彩的学术报告。