内燃机缸套-活塞系统流体润滑模型的研究进展

叙述了内燃机摩擦学研究中流体润滑模型的研究概况,讨论了目前内燃机流体润滑模型研究中较为突出的3个方面：缸套表面激光微造型润滑理论;活塞的二阶运动与缸套一活塞裙部间的流体润滑的耦合分析;活塞裙部型面的形状．最后探讨了这一领域需要进一步研究的问题．     

柴油机活塞缸套摩擦副润滑和多柔体动力学耦合特性

为研究四冲程车用柴油机活塞-缸套摩擦副的动力学及润滑特性,提出了一种新的活塞-缸套摩擦动力学耦合模型.模型中采用绝对节点坐标公式(ANCF)描述活塞-连杆-曲轴多柔体动力系统,采用平均雷诺方程和微凸体接触理论描述混合润滑模型,基于商用软件结合二次开发程序实现仿真计算.对活塞缸套摩擦副的润滑动力学计算分析表明,由于缸内压力和活塞敲击作用,缸套会产生最大值为23.6μm的瞬时变形.与刚体模型相比,考虑部件的弹性变形不仅会使活塞横向位移增加40%,还会使得活塞润滑域出现油膜压力的局部集中.另外,柔体模型的循环平均功耗更小,与刚体模型相比相差17.7%.     

活塞缸套潤滑油膜的预测

本文讨论了往复机械中活塞缸套摩擦副的润滑状况,给出了在流体动力润滑状况下其润滑油膜厚度和摩擦力的计算方法,按所设计与编制的计算程序进行了示例的计算与分析。     

内燃机系统动力学与油膜动力润滑的耦合分析

在进行内燃机活塞－连杆－曲轴系统的多体系统动力学分析中考虑了曲轴主轴承和连杆两端轴承的流体动力润滑作用，建立了内燃机系统动力学与流体动力润滑耦合作用下的动力学分析模型，通过机械系统动力学分析软件AMAMS和自行编写的计算流体动力润滑程序之间的连接调用，进行了系统动力学与流体动力润滑耦合作用下的动力学分析，分析结果表明：在内内燃机活塞－连杆－曲轴系统动力学分析中考虑油膜动力润滑作用后缸体的动态受力峰值降低，润滑油膜的动力耦合具有使缸体各部位受力趋于均匀化的作用，以不考虑油膜动力耦合作用的动力学分析作为设计依据的零部件设计具有过大的安全裕度，在内燃机零部件设计时考虑摩擦学与系统动力学的耦合是非常必要的。     

内燃机活塞-缸套耦合系统的传热模型

在对润滑油一维导热热阻假设的基础上,通过对活塞和缸套运动关系的研究,建立了活塞-缸套之间的传热联系模型,为进一步提高内燃机性能指明了方向。     

内燃机中缸套-活塞环的磨损与润滑综述

内燃机中的缸套和活塞环是内燃机中的主要摩擦学系统,其中含有许多类型的摩擦和磨损及润滑摩擦,磨损的相互作用十分显著。发动机运持时摩擦学系统的特性,扮演了一个重要的角色,其摩擦学问题的研究一直是人们关注的热点之一。本文对它进行了综述,对缸套-活塞环的磨损与润滑的远景研究工作提出了展望。     

内燃机缸套-活塞环磨合动力学模型研究

文章从混合润滑和磨合动力学的角度出发,基于平均Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程和Ｇ－Ｔ微凸体接触模型,研究了表面粗糙度对内燃机缸套－活塞环磨合期内润滑状态的影响,分析了缸套－活塞环摩擦副混合润滑效应;建立了关于内燃机缸套－活塞环摩擦学系统磨合动力学模型。文中还结合ＥＱ６１００型汽油机的实例,探讨了各种参数对磨合的影响效果。     

基于ANSYS的内燃机活塞-缸套耦合系统的传热模拟

内燃机耦合部件的传热研究是内燃机热负荷计算的基础,对内燃机的可靠性设计具有重要意义.对燃烧室部件活塞-缸套耦合系统的传热关系,建立了传热模型;并运用ANSYS仿真模拟软件,模拟了活塞-缸套耦合系统的瞬态传热情况.     

内燃机仿生孔型活塞热-结构耦合特性分析

 将凹坑型结构优化变形应用于内燃机活塞-缸套摩擦副中,研究了仿生孔型活塞的热-结构耦合特性。以XL-2V 型发动机活塞为试验母体,根据标准活塞的受力分布,运用正交试验法建立了9 种仿生孔型活塞试验模型,应用传热分析第3 类边界条件和最大侧压力,对其进行了热-结构耦合有限元分析。结果表明,9 种仿生孔型活塞模型的裙部最大变形（D_max）和裙部径向变形范围（U_{x max}-U_{x min}）均小于标准活塞,其中综合性能最优的1^#仿生活塞裙部的仿生孔为凹坑型,孔径相对最小（d₁~d₄分别为1、1.5、2、2.5 mm）,且均匀分布（间距1.2°）;小孔径、均匀分布的凹坑型仿生孔使活塞表面润滑油膜更均匀,同时使裙部应力卸载,从而可以有效地减少摩擦磨损,降低机械损耗,提高刚度,延长使用寿命。     

声发射技术用于诊断发动机活塞与缸套间摩损故障的实验研究

用实验方法研究了诊断发动机磨损故障的AE（Acoustic Emission)技术,对发动机活塞与缸套间磨损过程产生的声发射信号进行了分析,实验结果表明,活塞对缸套的横向撞击（侧推力）是产生AE信号的主要原因;AE信号时域和频域指标对磨损状态变化反应较敏感（即使是在发动机的早期磨损阶段）,具不同的磨损状态与其产生的AE信号有很好的对应关系,因此,AE指标可以作为评价磨损程度和诊断磨损故障的标准。该研究为发动机磨损故障诊断提供了一种新的有效方法,并可为往复式机械设备的磨损故障声发射诊断提供依据。     

超声振动对内燃机缸套摩擦润滑状态影响的研究

降低缸套-活塞组件的摩擦力是提高内燃机可靠性和耐久性的重要技术问题。在关于摩擦副减摩的研究与实践中,超声振动减摩因其良好的减摩性能得到了研究人员的广泛关注。为了研究超声振动对内燃机缸套组件摩擦润滑状态的影响,本文对比分析了在缸套外壁有、无超声激振条件下的内燃机摩擦损耗。通过对内燃机缸体进行结构改制,在内燃机倒拖试验台上引入超声激振设备,搭建了新型单缸内燃机的超声振动减摩试验台架。通过试验研究了内燃机缸套活塞组件在不同激励工况下的超声振动减摩情况。研究表明：施加高频振动后,缸套-活塞组件间出现了接近于粗糙度等级的动态变形,内燃机摩擦损耗较未激振前呈现出小幅降低。     

基于声发射技术的内燃机润滑油粘度状态非介入式检测研究

润滑油的粘度变化是影响缸套-活塞环间摩擦润滑状态的主要因素之一。为了实现润滑油粘度的非介入式检测,本文通过声发射技术对缸套-活塞环间摩擦润滑状态进行了检测分析,采用小波变换、阈值降噪等方法实现信号的处理,得到了润滑油粘度与摩擦所产生声发射信号的近似关系。结果表明：随着转速的升高,声发射信号的电压幅值明显增加,缸内摩擦明显增大;随着润滑油温度的上升,粘度减小,声发射电压信号幅值逐渐减小,缸内摩擦相应地减小,且具有较好的线性相关性,为润滑油的状态检测与及时更换提供了技术手段,同时证明了声发射技术作为一种缸套-活塞环摩擦研究手段的有效性。     

内燃机水冷系统除垢技术研究

分析了内燃机冷却系统的结垢和锈蚀机理，论述了内燃机冷却系统化学除垢的基本原理和方法，给出了通过化学制剂进行内燃机冷却系统除垢的配制技术及其除垢效果分析。     

内燃机曲轴轴系弯扭耦合非线性振动响应

建立了内燃机曲轴轴系弯扭耦合运动微分方程,模型中考虑了轴系变惯量、质量偏心和非线性干摩擦阻尼力等因素.采用数值积分法研究了质量偏心和转速对系统非线性动力学响应的影响;将系统微分方程组转化为非线性代数方程组,运用谐波平衡法获得了系统幅频特性.结果表明,谐波平衡法与数值积分法得到的结果吻合较好;气缸与活塞间阻尼会对系统响应振幅产生明显抑制作用;减小曲轴轴系偏心量可以有效地提高曲轴系统运动稳定性.     

航空二冲程直喷发动机电控润滑系统试验研究

针对航空二冲程直喷式发动机的结构和性能要求,设计并开发了以某型电控机油泵作为核心执行器的智能化润滑系统.结合机油泵的工作原理设计出专用的驱动-反馈系统并对泵油特性进行试验研究.根据发动机的实际需求进行润滑油量的匹配计算和发动机台架试验测定,并对不同气缸的润滑油泵油均匀性进行检测.结果表明该型机油泵的有效泵油脉宽为16～30 ms,润滑系统可以满足二冲程直喷式发动机的润滑要求,泵油均匀性较好.     

驻留人群-结构耦合体系竖向动力特性

为研究人-结构竖向相互作用中驻留人体模型的适用性,基于质量-弹簧-阻尼(mass-spring-damper, MSD),质量-弹簧-阻尼-附加质量(mass-spring-damper-added mass, MMSD)和刚性质量(rigid mass, MR)三类人体模型,建立了人群-梁耦合体系动力方程,分析了单人作用位置以及人群数量对耦合体系动力特性的影响,以加速度峰值和均方根加速度为指标,评估了三种模型对振动响应的敏感程度。结果表明:MMSD模型和MSD模型对耦合体系动力特性的影响趋势一致,但结果的相对误差会随人群密度的增加而放大;MR模型对体系前两阶频率作用相同,对模态阻尼比的影响可忽略不计,不适用于人-结构相互作用分析;3种简化模型均降低了体系振动水平,合理考虑驻留人体对耦合体系动力特性的影响可提高结构振动分析精度。