柴油機(jī)摩擦磨損探討

1、柴油機(jī)摩擦磨損探討第1頁，共14頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)47分，星期四 一、柴油機(jī)主要磨損形式 二、活塞環(huán)缸套摩擦磨損試驗(yàn)方法 三、活塞環(huán)動(dòng)力學(xué)的計(jì)算分析主要內(nèi)容： 四、下一步合作的探討第2頁，共14頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)47分，星期四一、柴油機(jī)主要磨損形式磨損有四種主要形式：磨粒磨損、粘著磨損、疲勞磨損和腐蝕磨損。磨粒磨損： 在摩擦過程中，由于硬的顆粒或表面硬的凸起物引起材料從其表面分離出來的現(xiàn)象，稱為磨粒磨損。這些硬質(zhì)點(diǎn)會(huì)破壞摩擦副間的潤(rùn)滑油膜，進(jìn)而切削金屬偶件，周而復(fù)始的造成了嚴(yán)重的磨粒磨損。粘著磨損：兩摩擦物體在法向力和切向力的聯(lián)合作用下，由于表面不平，摩擦副互相

2、接觸時(shí)，峰頂受到較大的壓力，致使接觸應(yīng)力超過材料的流動(dòng)強(qiáng)度，產(chǎn)生塑性變形，材料有可能轉(zhuǎn)移到另一表面上，從而造成粘著，產(chǎn)生金屬與金屬的直接接觸和塑性變形，從而經(jīng)歷粘著、剪切和再粘結(jié)的循環(huán)過程。疲勞磨損：疲勞是指由重復(fù)作用的應(yīng)力循環(huán)引起的一種特殊破壞形式，這種應(yīng)力循環(huán)的應(yīng)力幅不超過材料的彈性極限。摩擦副表面相對(duì)滾動(dòng)或者滑動(dòng)時(shí)，周期性的載荷使接觸區(qū)產(chǎn)生較大的應(yīng)力，同時(shí)產(chǎn)生塑性變形。在表面薄弱點(diǎn)處引起裂紋，逐漸擴(kuò)展，最后金屬斷裂剝落下來。腐蝕磨損：在摩擦過程中，金屬同時(shí)與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的磨損。第3頁，共14頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)47分，星期四一、柴油機(jī)主要磨損形式1、活

3、塞環(huán)與氣缸套間的磨損 活塞環(huán)與氣缸套在工作時(shí)受到氣壓力、慣性力、側(cè)向力以及引起的摩擦力作用。由于作用力大小、方向不斷變化，潤(rùn)滑油膜將呈非均勻分布，加上溫度等的影響，其摩擦磨損情況十分復(fù)雜。在柴油機(jī)運(yùn)行過程中，高溫、高壓作用和潤(rùn)滑狀態(tài)不良，活塞環(huán)頂環(huán)在上止點(diǎn)區(qū)域難以維持油膜的連續(xù)性，這里又是缸套最熱的部分，并且離潤(rùn)滑油供應(yīng)處最遠(yuǎn)，因此磨損的最壞情況將出現(xiàn)在活塞行程的最高點(diǎn)處。影響活塞環(huán)油膜分布的主要因素是側(cè)向力、活塞環(huán)結(jié)構(gòu)參數(shù)和加工精度等，活塞的偏轉(zhuǎn)、環(huán)的扭曲及環(huán)在環(huán)槽內(nèi)的運(yùn)動(dòng)等對(duì)油膜形成也有較大的影響，應(yīng)綜合考慮粗糙效應(yīng)和充油貧油邊界條件，作出正確分析。第4頁，共14頁，2022年，5月20日

4、，22點(diǎn)47分，星期四柴油機(jī)工作原理第5頁，共14頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)47分，星期四2、曲軸與軸瓦的磨損曲軸與軸瓦間的潤(rùn)滑采用壓力潤(rùn)滑，正常工作時(shí)處于流體潤(rùn)滑，但在轉(zhuǎn)速較低、停車、起動(dòng)或載荷較大時(shí)，出現(xiàn)邊界潤(rùn)滑，接觸面上的潤(rùn)滑油膜被擠破，兩工作面瞬時(shí)接觸，發(fā)生粘著磨損，產(chǎn)生的金屬屑及油中的雜質(zhì)形成硬質(zhì)顆粒，當(dāng)直徑大于油膜厚度時(shí)，對(duì)軸瓦、軸頸表面有切削作用，演變成磨粒磨損。第6頁，共14頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)47分，星期四3、配氣機(jī)構(gòu)中凸輪與挺柱的磨損這對(duì)摩擦副控制著氣門的開啟和關(guān)閉，對(duì)可靠性和耐久性有很高的要求，在工作中承受較高的載荷和較大的滑動(dòng)、滾動(dòng)速度，摩擦十分嚴(yán)

5、重。凸輪與挺柱具有時(shí)變特性，出現(xiàn)明顯的非穩(wěn)態(tài)特性，當(dāng)轉(zhuǎn)速較低，氣門落座時(shí)，會(huì)破壞潤(rùn)滑油膜，造成早期磨損，同時(shí)產(chǎn)生惡性循環(huán)，加劇磨損。第7頁，共14頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)47分，星期四二、活塞環(huán)缸套摩擦磨損試驗(yàn)方法1、試樣試驗(yàn)試樣試驗(yàn)分材料試驗(yàn)及成品試驗(yàn)，材料試驗(yàn)用于選材及表面處理工藝等，優(yōu)點(diǎn)在于試驗(yàn)周期短，條件易控制，數(shù)據(jù)重復(fù)性好；缺點(diǎn)是條件過于理想化，與實(shí)際相差甚遠(yuǎn)。設(shè)備可采用通用試驗(yàn)機(jī)，如銷盤試驗(yàn)機(jī)。成品試驗(yàn)是采用加工完成后的活塞環(huán)進(jìn)行，優(yōu)點(diǎn)是更接近實(shí)際工況，周期短，條件易控；缺點(diǎn)是與實(shí)際工況還有差距。設(shè)備有SRV4、非標(biāo)設(shè)備。2、臺(tái)架試驗(yàn)可以直接用于評(píng)價(jià)零件性能，但是周期長(zhǎng)，

6、不定因素多，成本高。第8頁，共14頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)47分，星期四第9頁，共14頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)47分，星期四第10頁，共14頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)47分，星期四第11頁，共14頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)47分，星期四三、活塞環(huán)的動(dòng)力學(xué)計(jì)算分析為了滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)，低機(jī)油消耗和良好的潤(rùn)滑是發(fā)動(dòng)機(jī)活塞體/環(huán)組/缸套開發(fā)中的一項(xiàng)重要工作。發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)密封效果影響漏氣量和機(jī)油消耗，為獲得一個(gè)準(zhǔn)確的環(huán)/套組件設(shè)計(jì)，有必要對(duì)活塞環(huán)組的動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行精確分析。利用AVL Excite Piston&Ring軟件，搭建活塞環(huán)動(dòng)力學(xué)的分析模型，來評(píng)估活塞環(huán)竄氣、摩擦功損失，還可以用于活塞環(huán)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。第12頁，共14頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)47分，星期四四、下一步合作的探討缸套活塞環(huán)的摩擦磨損：1、流體