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内燃机活塞环—缸套摩擦磨损过程性能研究

陈贵清  
【摘要】:活塞环-缸套的工作环境比较恶劣。由于高温高压作用和润滑状态不良,在活塞环顶所在的上止点难以维持润滑油膜的连续性。活塞环实际上是在边界润滑和半干摩擦状态下工作。因此,缸套和活塞环,尤其是在活塞速度为零的上止点区的摩擦磨损显得相当突出和复杂。 摩擦学是研究作相对运动的相互作用表面间摩擦行为对于机械系统作用的理论和实践的科学。它的基本内容是研究工程表面的摩擦、磨损和润滑问题。摩擦现象普遍存在。据统计,目前世界能源消耗有以各种方式最终表现为摩擦损耗。因摩擦导致的磨损又是机械失效的主要原因之一,为修复或更换因摩擦损坏的零部件要花费很多资金和人力;特别是现代大型工业,因维修或失效停机造成的损失更为惊人。如果能充分利用摩擦学知识和技术,对机器进行合理设计和使用,则在提高机器性能、降低能量消耗、延长使用寿命、减少配换维修、避免失效事故等方面可能节约大量费用。因此,国际上公认,现代的机械产品,如不进行摩擦学设计必然要丧失市场竞争力。 活塞连杆机构是内燃机的主要运动机构之一。研究它的运动规律,可以计算各个部件的受力大小。这些力的作用直接影响内燃机的动力性、经济性、可靠性及使用寿命。这些知识不仅对设计人员很重要,对使用、维修人员来说也是必不可少的。本文对内燃机活塞环-缸套的运动进行了运动学和动力学分析,通过运动学分析,找出活塞的位移、速度、加速度之间的关系,再利用加速度进行动力学分析,找出引起内燃机的振动、运转不平衡和产生附加负荷的因素,为后面的试验装置设计提供理论基础。 本装置通过四个传感器把内燃机缸套托住,这样活塞环与缸套之间的摩擦力就可以完全传到传感器上,而不会受惯性力的影响。同时,根据主轴转角对活塞进行摩擦力采样,这样就可以把摩擦力与缸套中的位置对应起来,对活塞在缸套运动一个循环中的摩擦力进行研究。为了能对活塞环进行连续加载,采用弹簧加载装置,从中找出活塞环所能承受的极限载荷。 最后,采用正交试验方法,对活塞环运动的不同工况(如主轴转速、载荷、润滑方式、材料等)进行交叉试验,从中总结出活塞环-缸套摩擦磨损的基本规律,为企业的生产实际提供有价值的参考建议。


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