内燃机缸套振动减摩的建模与试验研究
发布时间：2021-12-12 11:06
活塞环-缸套系统是内燃机的关键摩擦组件,其摩擦性能的改善对于整个内燃机而言有着重大意义。因此,降低活塞环-缸套组件间的摩擦力、改善其摩擦性能是内燃机发展研究中的一个重要课题。目前国内外学者对活塞环-缸套系统摩擦力降低的方法研究主要集中在润滑油改良、缸套表面织构处理等常规手段。振动减摩的理论与试验研究虽然已有诸多进展,但是其在内燃机领域的研究应用较少。本文将振动减摩研究引入活塞环-缸套领域,对缸套振动减摩进行了建模与试验研究。本文依据二维平均Reynolds方程,考虑活塞环-缸套组件间润滑状态的变化以及活塞环进出口边界条件的改变,建立了活塞环-缸套组件间的二维流体润滑模型。建模计算获取了缸套表面的振动变形,计入振动引发的缸套动态变形因素后,对润滑模型进行了改进,仿真研究了活塞环-缸套摩擦副间的油膜压力、润滑油膜厚度以及摩擦力的变化情况。通过仿真对比分析了缸套振动对摩擦副间润滑行为的影响,从仿真角度论证了缸套振动减摩的可行性及活塞环-缸套组件振动减摩的机理。为了进一步研究缸套振动减摩的可行性,基于活塞环-缸套组件装置开展了振动减摩的试验研究。本文研究了缸套振动减摩的理论基础,深入分析了振动...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.1.1 课题背景
1.1.2 课题研究意义
1.2 活塞环-缸套组件的摩擦研究现状
1.2.1 活塞环-缸套组件的摩擦润滑理论研究
1.2.2 活塞环-缸套领域的减摩研究
1.3 振动减摩的研究
1.4 课题的提出及来源
1.5 本文的主要研究工作
第二章 内燃机活塞环-缸套组件的摩擦润滑建模
2.1 引言
2.2 活塞环-缸套组件流体动压润滑模型
2.2.1 流体动压润滑理论
2.2.2 基本假设
2.2.3 流体动压润滑控制方程
2.2.4 边界条件
2.2.5 油膜厚度方程
2.2.6 平均雷诺方程
2.2.7 润滑油黏度和密度
2.2.8 粗糙表面间微凸体接触模型
2.2.9 摩擦力和摩擦功耗
2.3 润滑模型求解
2.4 计算结果分析
2.4.1 油膜压力变化
2.4.2 油膜厚度变化
2.4.3 摩擦力变化
2.5 本章小结
第三章 考虑缸套振动变形的润滑模型改进
3.1 引言
3.2 缸套的振动激励分析
3.2.1 缸套的主要振动激励
3.2.2 缸内燃烧引起的缸套振动激励
3.2.3 活塞侧激励引起的缸套振动激励
3.3 缸套动态变形的润滑模型建立
3.3.1 缸套表面动变形的仿真获取
3.3.2 润滑模型引入改进后的流量因子
3.3.3 缸套变形对润滑油膜厚度的影响
3.3.4 缸套动态变形后的仿真结果分析
3.4 本章小结
第四章 振动减摩的机理分析
4.1 引言
4.2 振动减摩分析
4.2.1 纵向振动的影响
4.2.2 横向振动的影响
4.3 高频激振下缸套的减摩机理分析
4.3.1 考虑动态变形对摩擦力的影响
4.3.2 考虑空穴效应对摩擦力的影响
4.3.3 空化微气泡对表面剪切应力摩擦系数的影响
4.4 本章小结
第五章 活塞环-缸套组件振动减摩的试验研究
5.1 引言
5.2 试验目的
5.3 试验方案及设备
5.3.1 高频激振减摩台架构建
5.3.2 试验设备
5.3.3 试验方案
5.4 试验结果及分析
5.5 本章小结
第六章 基于单缸柴油机台架的振动减摩试验研究
6.1 引言
6.2 试验目的
6.3 试验设备及方案
6.3.1 内燃机倒拖台架的试验设备
6.3.2 传感器及换能器布置
6.3.3 数采仪
6.3.4 试验方案
6.4 试验结果及分析
6.4.1 超声激振对活塞环缸套摩擦副的影响
6.4.2 转速对活塞环-缸套摩擦副的影响
6.4.3 缸套高频振动摩擦响应分析
6.5 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 全文总结
7.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文及参与项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面纹理加工方式对缸套-活塞环摩擦特性的影响[J]. 陶威,袁成清,郭智威. 润滑与密封. 2016(12)
[2]超声频率和管型对超声空化效应的影响研究[J]. 张艾萍,杨钊,夏荣涛,丁权,张媛媛. 化工机械. 2016(04)
[3]缸套变形与活塞环适应性对环组漏气及摩擦学性能的影响[J]. 程钧,孟祥慧,谢友柏,周波. 润滑与密封. 2016(01)
[4]进口润滑条件对活塞环-缸套摩擦副润滑性能的影响[J]. 孙军,刘广胜,许枫,苗恩铭,宋现浩,舒磊,朱黄龙,徐志豪,张正,赵军伟. 摩擦学学报. 2015(04)
[5]超声减摩技术及其在气动系统中的应用研究与展望[J]. 包钢,高焓,程廷海,肖承丰,李华. 液压与气动. 2015(03)
[6]基于微凸体接触的钻柱纵向振动减摩阻[J]. 王鹏,倪红坚,王瑞和,沈忠厚,李志娜. 中国石油大学学报(自然科学版). 2015(01)
[7]超声作用下摩擦频率及载荷对GCr15/45钢摩擦副摩擦学性能的影响[J]. 乔玉林,崔庆生,臧艳,杨善林. 装甲兵工程学院学报. 2013(04)
[8]振动减阻机理及其影响因素分析[J]. 姜中舰,张毅,张也,唐珊,龚彦. 机械研究与应用. 2013(03)
[9]7050铝合金超声空化气泡动力学数值模拟[J]. 李晓谦,邓静,林森. 特种铸造及有色合金. 2013(05)
博士论文
[1]考虑多种激励源的柴油机振声模拟技术研究[D]. 董洪全.北京理工大学 2015
[2]基于热机耦合的柴油机活塞系统敲击噪声与润滑研究及优化设计[D]. 张桂昌.天津大学 2012
[3]柴油机关键摩擦副的摩擦润滑性能研究[D]. 刘娜.山东大学 2012
[4]活塞环组三维润滑数值模拟及其应用研究[D]. 叶晓明.华中科技大学 2004
硕士论文
[1]单油酸甘油酯减摩性能及机理分析[D]. 李雪.大连海事大学 2017
[2]过盈连接组件超声压装中摩擦特性的研究[D]. 许崇林.大连理工大学 2017
[3]内燃机活塞环组摩擦力测试设备开发与研究[D]. 郑文龙.合肥工业大学 2017
[4]计及润滑油输送的活塞第二道气环动力学和润滑性能研究[D]. 赵军伟.合肥工业大学 2017
[5]缸套变形与机油颗粒对活塞环-缸套摩擦润滑影响的研究[D]. 冯伟.太原理工大学 2016
[6]基于超声减摩原理的气缸运动副摩擦特性研究[D]. 李华.哈尔滨工业大学 2015
[7]计入缸套振动和活塞窜动的活塞系统动力学与摩擦学性能研究[D]. 王贤福.重庆大学 2015
[8]超声空化的理论研究及影响因素的模拟分析[D]. 沈阳.东北大学 2014
[9]计及润滑条件和空穴效应的活塞环—缸套摩擦副润滑性能研究[D]. 施炜.合肥工业大学 2014
[10]内燃机活塞环—缸套系统润滑仿真及低摩擦设计分析[D]. 王晗.上海交通大学 2014
本文编号：3536563
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.1.1 课题背景
1.1.2 课题研究意义
1.2 活塞环-缸套组件的摩擦研究现状
1.2.1 活塞环-缸套组件的摩擦润滑理论研究
1.2.2 活塞环-缸套领域的减摩研究
1.3 振动减摩的研究
1.4 课题的提出及来源
1.5 本文的主要研究工作
第二章 内燃机活塞环-缸套组件的摩擦润滑建模
2.1 引言
2.2 活塞环-缸套组件流体动压润滑模型
2.2.1 流体动压润滑理论
2.2.2 基本假设
2.2.3 流体动压润滑控制方程
2.2.4 边界条件
2.2.5 油膜厚度方程
2.2.6 平均雷诺方程
2.2.7 润滑油黏度和密度
2.2.8 粗糙表面间微凸体接触模型
2.2.9 摩擦力和摩擦功耗
2.3 润滑模型求解
2.4 计算结果分析
2.4.1 油膜压力变化
2.4.2 油膜厚度变化
2.4.3 摩擦力变化
2.5 本章小结
第三章 考虑缸套振动变形的润滑模型改进
3.1 引言
3.2 缸套的振动激励分析
3.2.1 缸套的主要振动激励
3.2.2 缸内燃烧引起的缸套振动激励
3.2.3 活塞侧激励引起的缸套振动激励
3.3 缸套动态变形的润滑模型建立
3.3.1 缸套表面动变形的仿真获取
3.3.2 润滑模型引入改进后的流量因子
3.3.3 缸套变形对润滑油膜厚度的影响
3.3.4 缸套动态变形后的仿真结果分析
3.4 本章小结
第四章 振动减摩的机理分析
4.1 引言
4.2 振动减摩分析
4.2.1 纵向振动的影响
4.2.2 横向振动的影响
4.3 高频激振下缸套的减摩机理分析
4.3.1 考虑动态变形对摩擦力的影响
4.3.2 考虑空穴效应对摩擦力的影响
4.3.3 空化微气泡对表面剪切应力摩擦系数的影响
4.4 本章小结
第五章 活塞环-缸套组件振动减摩的试验研究
5.1 引言
5.2 试验目的
5.3 试验方案及设备
5.3.1 高频激振减摩台架构建
5.3.2 试验设备
5.3.3 试验方案
5.4 试验结果及分析
5.5 本章小结
第六章 基于单缸柴油机台架的振动减摩试验研究
6.1 引言
6.2 试验目的
6.3 试验设备及方案
6.3.1 内燃机倒拖台架的试验设备
6.3.2 传感器及换能器布置
6.3.3 数采仪
6.3.4 试验方案
6.4 试验结果及分析
6.4.1 超声激振对活塞环缸套摩擦副的影响
6.4.2 转速对活塞环-缸套摩擦副的影响
6.4.3 缸套高频振动摩擦响应分析
6.5 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 全文总结
7.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文及参与项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面纹理加工方式对缸套-活塞环摩擦特性的影响[J]. 陶威,袁成清,郭智威. 润滑与密封. 2016(12)
[2]超声频率和管型对超声空化效应的影响研究[J]. 张艾萍,杨钊,夏荣涛,丁权,张媛媛. 化工机械. 2016(04)
[3]缸套变形与活塞环适应性对环组漏气及摩擦学性能的影响[J]. 程钧,孟祥慧,谢友柏,周波. 润滑与密封. 2016(01)
[4]进口润滑条件对活塞环-缸套摩擦副润滑性能的影响[J]. 孙军,刘广胜,许枫,苗恩铭,宋现浩,舒磊,朱黄龙,徐志豪,张正,赵军伟. 摩擦学学报. 2015(04)
[5]超声减摩技术及其在气动系统中的应用研究与展望[J]. 包钢,高焓,程廷海,肖承丰,李华. 液压与气动. 2015(03)
[6]基于微凸体接触的钻柱纵向振动减摩阻[J]. 王鹏,倪红坚,王瑞和,沈忠厚,李志娜. 中国石油大学学报(自然科学版). 2015(01)
[7]超声作用下摩擦频率及载荷对GCr15/45钢摩擦副摩擦学性能的影响[J]. 乔玉林,崔庆生,臧艳,杨善林. 装甲兵工程学院学报. 2013(04)
[8]振动减阻机理及其影响因素分析[J]. 姜中舰,张毅,张也,唐珊,龚彦. 机械研究与应用. 2013(03)
[9]7050铝合金超声空化气泡动力学数值模拟[J]. 李晓谦,邓静,林森. 特种铸造及有色合金. 2013(05)
博士论文
[1]考虑多种激励源的柴油机振声模拟技术研究[D]. 董洪全.北京理工大学 2015
[2]基于热机耦合的柴油机活塞系统敲击噪声与润滑研究及优化设计[D]. 张桂昌.天津大学 2012
[3]柴油机关键摩擦副的摩擦润滑性能研究[D]. 刘娜.山东大学 2012
[4]活塞环组三维润滑数值模拟及其应用研究[D]. 叶晓明.华中科技大学 2004
硕士论文
[1]单油酸甘油酯减摩性能及机理分析[D]. 李雪.大连海事大学 2017
[2]过盈连接组件超声压装中摩擦特性的研究[D]. 许崇林.大连理工大学 2017
[3]内燃机活塞环组摩擦力测试设备开发与研究[D]. 郑文龙.合肥工业大学 2017
[4]计及润滑油输送的活塞第二道气环动力学和润滑性能研究[D]. 赵军伟.合肥工业大学 2017
[5]缸套变形与机油颗粒对活塞环-缸套摩擦润滑影响的研究[D]. 冯伟.太原理工大学 2016
[6]基于超声减摩原理的气缸运动副摩擦特性研究[D]. 李华.哈尔滨工业大学 2015
[7]计入缸套振动和活塞窜动的活塞系统动力学与摩擦学性能研究[D]. 王贤福.重庆大学 2015
[8]超声空化的理论研究及影响因素的模拟分析[D]. 沈阳.东北大学 2014
[9]计及润滑条件和空穴效应的活塞环—缸套摩擦副润滑性能研究[D]. 施炜.合肥工业大学 2014
[10]内燃机活塞环—缸套系统润滑仿真及低摩擦设计分析[D]. 王晗.上海交通大学 2014
本文编号：3536563
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dongligc/3536563.html
