柴油機摩擦磨損探討第1頁，課件共14頁，創作于2023年2月一、柴油機主要磨損形式二、活塞環缸套摩擦磨損試驗方法三、活塞環動力學的計算分析主要內容：四、下一步合作的探討第2頁，課件共14頁，創作于2023年2月一、柴油機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象，稱為磨粒磨損。這些硬質點會破壞摩擦副間的潤滑油膜，進而切削金屬偶件，周而復始的造成了嚴重的磨粒磨損。粘著磨損：兩摩擦物體在法向力和切向力的聯合作用下，由于表面不平，摩擦副互相接觸時，峰頂受到較大的壓力，致使接觸應力超過材料的流動強度，產生塑性變形，材料有可能轉移到另一表面上，從而造成粘著，產生金屬與金屬的直接接觸和塑性變形，從而經歷粘著、剪切和再粘結的循環過程。疲勞磨損：疲勞是指由重復作用的應力循環引起的一種特殊破壞形式，這種應力循環的應力幅不超過材料的彈性極限。摩擦副表面相對滾動或者滑動時，周期性的載荷使接觸區產生較大的應力，同時產生塑性變形。在表面薄弱點處引起裂紋，逐漸擴展，最后金屬斷裂剝落下來。腐蝕磨損：在摩擦過程中，金屬同時與周圍介質發生化學或電化學反應所產生的磨損。第3頁，課件共14頁，創作于2023年2月一、柴油機主要磨損形式1、活塞環與氣缸套間的磨損活塞環與氣缸套在工作時受到氣壓力、慣性力、側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雜。在柴油機運行過程中，高溫、高壓作用和潤滑狀態不良，活塞環頂環在上止點區域難以維持油膜的連續性，這里又是缸套最熱的部分，并且離潤滑油供應處最遠，因此磨損的最壞情況將出現在活塞行程的最高點處。影響活塞環油膜分布的主要因素是側向力、活塞環結構參數和加工精度等，活塞的偏轉、環的扭曲及環在環槽內的運動等對油膜形成也有較大的影響，應綜合考慮粗糙效應和充油貧油邊界條件，作出正確分析。第4頁，課件共14頁，創作于2023年2月柴油機工作原理第5頁，課件共14頁，創作于2023年2月2、曲軸與軸瓦的磨損曲軸與軸瓦間的潤滑采用壓力潤滑，正常工作時處于流體潤滑，但在轉速較低、停車、起動或載荷較大時，出現邊界潤滑，接觸面上的潤滑油膜被擠破，兩工作面瞬時接觸，發生粘著磨損，產生的金屬屑及油中的雜質形成硬質顆粒，當直徑大于油膜厚度時，對軸瓦、軸頸表面有切削作用，演變成磨粒磨損。第6頁，課件共14頁，創作于2023年2月3、配氣機構中凸輪與挺柱的磨損這對摩擦副控制著氣門的開啟和關閉，對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、滾動速度，摩擦十分嚴重。凸輪與挺柱具有時變特性，出現明顯的非穩態特性，當轉速較低，氣門落座時，會破壞潤滑油膜，造成早期磨損，同時產生惡性循環，加劇磨損。第7頁，課件共14頁，創作于2023年2月二、活塞環缸套摩擦磨損試驗方法1、試樣試驗試樣試驗分材料試驗及成品試驗，材料試驗用于選材及表面處理工藝等，優點在于試驗周期短，條件易控制，數據重復性好；缺點是條件過于理想化，與實際相差甚遠。設備可采用通用試驗機，如銷盤試驗機。成品試驗是采用加工完成后的活塞環進行，優點是更接近實際工況，周期短，條件易控；缺點是與實際工況還有差距。設備有SRV4、非標設備。2、臺架試驗可以直接用于評價零件性能，但是周期長，不定因素多，成本高。第8頁，課件共14頁，創作于2023年2月第9頁，課件共14頁，創作于2023年2月第10頁，課件共14頁，創作于2023年2月第11頁，課件共14頁，創作于2023年2月三、活塞環的動力學計算分析為了滿足日益嚴格的排放法規，低機油消耗和良好的潤滑是發動機活塞體/環組/缸套開發中的一項重要工作。發動機活塞環密封效果影響漏氣量和機油消耗，為獲得一個準確的環/套組件設計，有必要對活塞環組的動力學行為進行精確分析。利用AVLExcitePiston&Ring軟件，搭建活塞環動力學的分析模型，來評估活塞環竄氣、摩擦功損失，還可以用于活塞環結構的優化設計。第12頁，課件共14頁，創作于2023年2月四、下一步合作的探討缸套活塞環的摩擦磨