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缸套内表面形貌对柴油机优化作用研究
| 论文题名： | 缸套内表面形貌对柴油机优化作用研究 |
| 关键词： | 内燃机;缸套-活塞环;表面形貌;磨粒谱片;振动信号;摩擦行为 |
| 摘要： | 缸套-活塞环作为内燃机最重要摩擦副之一，其工作性能的好坏直接影响着内燃机的整体性能。当该摩擦副运行不佳时，会降低内燃机的输出功率，缩短内燃机零部件的使用寿命，如若运行条件进一步恶化，则会产生拉缸或内燃机停机等严重故障，直接影响发动机的正常工作。因此对缸套-活塞环摩擦副的摩擦行为进行优化研究一直是内燃机领域的热点课题，众多学者从理论建模到试验分析等各个方面均做了大量的研究。 通过在缸套的内表面进行二次造型，即在原始缸套的指定区域加工出特定尺寸形貌，共得到凹坑缸套、凹槽缸套和坑槽相间三种组合缸套。将造型后的缸套和未二次处理缸套分别装入专门设计的试验台架中，在保持其外部运行环境一致的前提下开展对比试验，最终对比分析了造型缸套与未二次处理缸套的试验结果，并对不同形貌对缸套-活塞环摩擦副摩擦行为的优化作用给出了结论。 由于缸套-活塞环之间的摩擦行为与机身的振动信号之间的强因果关系，文中从摩擦学和振动学两大学科分析了该摩擦副的摩擦行为的变化过程，具体采用了以下三种分析方法：利用接触式轮廓仪测量缸套的试验前后的表面形貌进行缸套表面形貌分析；采集不同缸套在柴油机不同运行时间和不同转速下的油液信号，并用滤膜谱片技术制作成磨粒谱片进行磨粒分析；编写基于LabVIEW的振动信号采集与分析程序并对不同工况下机身的振动信号进行振动分析。 通过对试验结果进行综合分析后发现：凹坑缸套在三种分析方法下的表现都优于其它缸套；凹槽缸套则不但没能改进缸套-活塞环之间的摩擦，反而恶化了其摩擦行为；坑槽相间的缸套虽然优于未经造型的缸套，但是其优化效果稍逊于凹坑缸套。产生如上结果的原因是：缸套表面凹坑的存在存储大量的润滑油，能在缸套-活塞环之间形成较厚的油膜，且由于均匀分布的凹坑可以提供均匀的支撑力和润滑油供给，所以摩擦副的摩擦行为稳定；而凹槽缸套虽然可以存储大量的润滑油，但是由于其表面结构间的联通性，使得润滑油只在凹槽内部流动，而无法给缸套-活塞环提供润滑油，并且对活塞环的支撑力也不均匀，两方面因素共同导致了该类缸套与活塞环摩擦行为的恶化。 |
| 作者： | 刘鹏 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 袁成清;彭中笑 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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