內(nèi)燃機流體潤滑技術的發(fā)展及其在我國的應用-

1、3基金項目:國家自然科學基金資助項目(503751151收稿日期:2005-10-11作者簡介:孟凡明(1971,男,博士后,主要研究方向為摩擦學1E 2mail:f mmengxjtu 1edu 1cn 1內(nèi)燃機流體潤滑技術的發(fā)展及其在我國的應用3孟凡明1張優(yōu)云2(1.清華大學摩擦學國家重點實驗室北京100084; 2.西安交通大學潤滑理論及軸承研究所陜西西安710049摘要:討論了內(nèi)燃機摩擦學研究中流體潤滑技術在潤滑模型、計算方法、潤滑劑、潤滑表面和潤滑工況的監(jiān)測等方面近年來取得的成果和研究進展;通過與主要發(fā)達國家內(nèi)燃機流體潤滑技術研究和應用的對比分析,闡述了目前國內(nèi)內(nèi)燃機流體潤滑研究、應

2、用和人才培養(yǎng)中存在的差距和遇到的問題。指出先進潤滑系統(tǒng)模型及求解方法、性能良好的潤滑劑、潤滑表面和潤滑工況的監(jiān)測的研究仍是今后內(nèi)燃機潤滑技術研究的重點。在此基礎上,結(jié)合世界相關內(nèi)燃機工業(yè)的發(fā)展趨勢,預測了新世紀內(nèi)燃機流體潤滑技術的兩個新的發(fā)展方向。關鍵詞:流體潤滑;潤滑模型;內(nèi)燃機中圖分類號:TK413133文獻標識碼:A 文章編號:0254-0150(20068-160-5Develop m ent i n Flui d Lubr i ca ti on Technolog i es i n I nterna lCo m busti on Eng i n es and its Appli ca

3、 ti on i n Chi n aM e ng Fa nm ing 1Zha ng Yo uyun2(1.State Key Laborat ory of Tribol ogy,Tsinghua University,Beijing 100084,China;2.Theory of Lubricati on and Bearing I nstitute,Xi an J iaot ong University,Xi an Shaanxi 710049,China Abstract:The fluid lubricati on technol ogy development hist ory o

4、f an internal combustion engines (I CE and its app lica 2tion in China in the past years were reviewed and the current devel op ing situati on of I CE was summarized .It is pointed out that researches on advanced lubricati on models,solving method,lubricant and lubrication surface with good quality,

5、and lu 2brication condition monitoring are still i mportant research subjects for I CE in the future .Main gap s and difficulties in the fluid lubrication research and app lication in China,as compared with these in developed countries,are pointed out .Based on the above analyses,t wo devel op ing t

6、rends of the lubrication in the com ing years were put for ward .Keywords:fluid lubricati on;lubrication model;internal combustion engine內(nèi)燃機流體潤滑技術的目的是通過潤滑原理來實現(xiàn)內(nèi)燃機潤滑部件(包括活塞、連桿、曲軸軸承和氣門座等功能保障并降低摩擦功耗和減小磨損。人類自覺或不自覺地應用流體潤滑技術已有很長的歷史,但真正把流體潤滑技術的理論應用到內(nèi)燃機的研究中也不過百余年的時間。自從1886年,雷諾建立了奠基性的流體動壓方程雷諾方程后,靜壓潤滑、動壓潤滑、彈性

7、流體潤滑、混和潤滑、邊界潤滑等流體潤滑理論得到充分發(fā)展。1925年,Stant on 發(fā)表了第一個關于活塞環(huán)潤滑性能研究的結(jié)果,之后,流體潤滑技術在內(nèi)燃機上的應用開始成為人們的研究重點之一。自從1965年Jost 報告中首次提出了摩擦學(Tribol ogy 的概念以來,內(nèi)燃機流體潤滑技術伴隨著整個摩擦學的發(fā)展,取得一系列理論和應用上的成果。今天,內(nèi)燃機流體潤滑技術已從當初單一的學科領域知識、簡單的應用,向著跨學科融合和深入的方向發(fā)展。1內(nèi)燃機流體潤滑技術國際研究現(xiàn)狀從雷諾建立雷諾方程到今天,內(nèi)燃機流體潤滑技術在內(nèi)燃機上應用的發(fā)展大致經(jīng)歷過了以下幾個階段:(1通過簡化雷諾方程來求解內(nèi)燃機潤滑部

8、件的摩擦學性能。其中的一個重要成就,是依據(jù)短軸承理論,通過簡化的雷諾方程,來求解活塞環(huán)的潤滑性能。其中,最早的具有代表性的工作是1925年Stanton 關于活塞環(huán)潤滑性能研究的結(jié)果。(2在1940年后期,由于對流體潤滑技術獲得了進一步的了解,人們已經(jīng)開始利用數(shù)值迭代方法求解曲軸軸承在內(nèi)的軸承問題1-3;同時,動壓潤滑的穩(wěn)定性也成為人們關注的焦點。(3內(nèi)燃機潤滑技術獲得快速發(fā)展的時期(19601995年。這時期代表性的成就有:1960年初,人們已經(jīng)成功地利用計算機求解了軸承熱動壓和等溫線接觸彈性動壓問題4;20世紀70年代末期,2006年8月第8期(總第180期潤滑與密封LUBR I CATI

9、 O N ENGI N EER I N GAug .2006No 18(serial No 1180Furuhama5發(fā)表了內(nèi)燃機載荷主要由流體潤滑油膜承擔6-8;1970年,Neale9闡述了缸套2活塞環(huán)可能的磨損機制;1978年,Patir和Cheng10提出了平均流量模型,之后該模型被廣泛地運用于活塞裙和軸承的求解中;1980年,Knoll和Peeken11給出了活塞裙?jié)櫥蠼?1983年,Dennis首次研究了活塞的二階運動;20世紀80年代后,Rhode12通過把平均流量模型和Greenwood等13的微凸體接觸模型結(jié)合起來,進行了缸套2活塞環(huán)的潤滑分析;1989年,吳承偉和鄭林慶1

10、4提出的接觸因子理論,大大簡化了平均流量模型的復雜性,之后這一理論在內(nèi)燃機等的流體潤滑求解中得到廣泛應用;1992年Zhu Dong15等首次建立了活塞裙部與缸套間的混合潤滑模型。近期(1995年至今,內(nèi)燃機流體潤滑取得了快速發(fā)展,主要成果可歸納如下:(1一些較為先進的數(shù)值方法運用于內(nèi)燃機潤滑部件的潤滑求解。如多重網(wǎng)格法、有限元法,邊界元法和并行算法被用于活塞裙和曲軸軸承的流體潤滑的求解,大大豐富了人們對內(nèi)燃機部件潤滑行為的了解。(2一些先進的優(yōu)化方法,如多目標優(yōu)化法、神經(jīng)網(wǎng)絡、遺傳算法和粒子群算法等被用于內(nèi)燃機潤滑部件的工況參數(shù)的優(yōu)化。(3先進流體潤滑模型的發(fā)展。內(nèi)燃機流體潤滑建模正向著多學

11、科方向發(fā)展,多領域知識的耦合成為人們研究的重點。(4一些有價值的潤滑表面處理和涂層技術的相繼應用,減少了內(nèi)燃機潤滑部件的某些動壓潤滑失效的發(fā)生。開發(fā)出一些先進的涉及流體潤滑的部件,如低摩耗的活塞環(huán)、活塞裙型面等。(5虛擬流體潤滑技術伴隨著虛擬內(nèi)燃機研究發(fā)展的出現(xiàn),節(jié)省了內(nèi)燃機潤滑部件的流體潤滑研究的人力和財力。利用最近出現(xiàn)的內(nèi)燃機潤滑分析軟件,如G M公司開發(fā)的發(fā)動機摩擦與潤滑分析軟件包FLARE、NSK軸承公司研制的高壽命和高可靠性的汽車發(fā)動機軸承和AVL公司開發(fā)的用于曲軸潤滑和動力學分析的Excite軟件,可進行內(nèi)燃機潤滑部件的虛擬設計和性能分析。雖然人們在內(nèi)燃機流體潤滑的研究和應用上取得

12、了不少的成果,但仍然有一些傳統(tǒng)的潤滑問題沒有得到根本的解決。例如,研究表明,現(xiàn)有的發(fā)動機因摩擦造成的功率損失占據(jù)了整個發(fā)動機功率損失的80%,而內(nèi)燃機潤滑部件的損失依然占據(jù)了整個摩擦功率損失的50%60%16。截至目前,明顯縮短求解內(nèi)燃機潤滑部件的潤滑性能的計算方法還沒有出現(xiàn),內(nèi)燃機潤滑理論還沒有大的發(fā)展,一些潤滑失效引起的故障還存在診斷不準等現(xiàn)象。2我國內(nèi)燃機流體潤滑研究現(xiàn)狀211潤滑失效事故普遍存在內(nèi)燃機流體潤滑技術一個重要任務是實現(xiàn)內(nèi)燃機潤滑部件的功能保障。在我國內(nèi)燃機的使用中,內(nèi)燃機潤滑部件系統(tǒng)失穩(wěn)等現(xiàn)象常有發(fā)生,輕則引起內(nèi)燃機振動、效率降低,重則內(nèi)燃機停開而影響正常運行,甚至導致機毀

13、人亡的特大事故。例如,1995年運行于赤峰段的0582號內(nèi)燃機車因空氣中含沙量高造成活塞、活塞環(huán)、氣缸套非正常磨損,中途更換活塞連桿組的機車就有15臺17。20012003年,由于曲軸、軸瓦間油膜間隙不當,鄭州鐵路局的DF4、DF7發(fā)生多起柴油機主軸瓦碾片事故18。這些事故造成了重大的經(jīng)濟損失。近年來,通過對狀態(tài)參數(shù)的檢測與控制,及時調(diào)整工作狀態(tài)或停機以避免事故擴大,但這樣操作的結(jié)果,大大降低了內(nèi)燃機的運行效率。212與工業(yè)界的聯(lián)系缺乏緊密性發(fā)達國家的工業(yè)部門非常重視內(nèi)燃機流體潤滑的研究和應用,在歷屆的世界摩擦學大會的參加者中,有相當部分來自工業(yè)部門的流體潤滑研究者19。一些國外大的公司也設有

14、流體潤滑研究所,如通用、福特汽車公司。對內(nèi)燃機流體潤滑技術的研究、應用以及人員培養(yǎng)應當與工業(yè)界聯(lián)合進行,并緊緊圍繞工業(yè)界所遇到的潤滑問題。遺憾的是,當前由于種種原因,我國內(nèi)燃機流體潤滑技術的研究在相當大程度上還停留在研究生培養(yǎng)的學術層次上,雖然每年關于內(nèi)燃機流體潤滑研究的論文不少,但真正能用于指導內(nèi)燃機實踐的不多。其后果是,一方面是使內(nèi)燃機流體潤滑研究沒有充足的經(jīng)費,研究工作難以展開,即使擁有內(nèi)燃機潤滑的新技術,這些新技術往往也難于轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力;另一方面,工程實際中的內(nèi)燃機潤滑問題依然不能得到有效解決。同時,涉及到內(nèi)燃機潤滑部件元件的流體潤滑的創(chuàng)新技術不多,例如國外研究較多的活塞裙和活塞環(huán)型面

15、,我國還處于起步研究階段。213研究水平及規(guī)模我國內(nèi)燃機流體潤滑技術的研究總體上落后世界美國德國等主要發(fā)達國家大約20多年。例如,美國早在20世紀80年代便展開活塞裙部動壓潤滑的多因素耦合研究,我國直到最近才開始這方面的研究工作20。從內(nèi)燃機流體潤滑發(fā)展歷史來看,我國對內(nèi)燃機流體潤滑學科的貢獻較小,原創(chuàng)性成果缺乏。要趕上美國等發(fā)達國家,還有很長的路要走。另一個主1612006年第8期孟凡明等:內(nèi)燃機流體潤滑技術的發(fā)展及其在我國的應用要問題是,內(nèi)燃機流體潤滑技術人才的流失嚴重。由于人們對內(nèi)燃機行業(yè)的摩擦學重要性缺乏足夠的認識,目前我國內(nèi)燃機流體潤滑研究面臨的被動局面是:一方面,在校的學生不愿意接

16、受復雜的內(nèi)燃機潤滑技術學習或進行該方面的研究;另一方面,現(xiàn)有的內(nèi)燃機潤滑研究人員出國加入國外相關內(nèi)燃機研究公司、轉(zhuǎn)行的現(xiàn)象頗為嚴重,結(jié)果是優(yōu)秀的內(nèi)燃機流體潤滑研究者缺乏,人才斷層現(xiàn)象嚴重,一些關系到國家安全的內(nèi)燃機潤滑技術不得不依靠國外提供,嚴重威脅到國家的安全。3內(nèi)燃機流體潤滑技術今后發(fā)展重點311流體潤滑的建模對內(nèi)燃機安全與節(jié)能要求的不斷提高,增加了人們對內(nèi)燃機流體潤滑模型的準確性的要求。在過去100多年里,人們提出了一些基于雷諾潤滑方程的內(nèi)燃機潤滑部件的修改潤滑模型,如計入流體慣性、包含潤滑表面材料信息和動力學耦合因素的活塞裙?jié)櫥Ｐ?同時,建立了大量的內(nèi)燃機潤滑部件的磨損模型。這些模型

17、在一定程度上預測了油膜潤滑性能和材料的磨損行為,但是,它們不足之處依然存在,理論上和試驗中的不一致性現(xiàn)象也很普遍,而且這些磨損模型普適性不強。西安交通大學潤滑理論及軸承研究所的研究21表明:對于非穩(wěn)工況內(nèi)燃機潤滑部件,使用雙雷諾邊界條件作為油膜壓力的邊界條件比傳統(tǒng)的壓力邊界條件更符合實際,但雙雷諾邊界條件難以保證潤滑油流量的連續(xù)。由一臺內(nèi)燃機短期磨損行為試驗得出的磨損模型,很難適用于該臺內(nèi)燃機長期的磨損行為,也很難適用于其它內(nèi)燃機;與潤滑技術相伴的多達2000種22磨損公式令內(nèi)燃機設計人員難以選定。截至目前,人們還不十分清楚內(nèi)燃機潤滑部件的每時每刻的潤滑狀態(tài),而傳統(tǒng)的對這些部件潤滑性能的研究往

18、往以一種固定的潤滑狀態(tài)模型代替,致使計算結(jié)果與實測值相差較大,導致潤滑失效的發(fā)生。例如,人們研究配氣機構(gòu)的潤滑性能時,若使用混和潤滑模型而忽略了它可能處于邊界潤滑狀態(tài),配氣機構(gòu)就有可能發(fā)生粘著磨損,引起其表面的溫度快速升高而導致配氣機構(gòu)的潤滑失效。到目前為止,對于發(fā)生邊界潤滑的判定以及邊界潤滑各階段的臨界溫度的判定還停留在經(jīng)驗公式上,而且經(jīng)驗公式中的一些參數(shù)的選定還存在人為的因素。隨著納米添加劑的發(fā)展,內(nèi)燃機潤滑狀態(tài)將會被擴展為4種,即流體潤滑、彈性流體潤滑、邊界潤滑和薄膜潤滑狀態(tài)。這樣,潤滑方程包含的膜厚比參數(shù)或為傳統(tǒng)的油膜厚度與表面粗糙度之比,或為油膜厚度與分子有效半徑之比。因此,準確的、

19、普適性強的、容易被掌握的潤滑模型以及與之相聯(lián)的磨損公式、潤滑狀態(tài)的確定、薄膜潤滑狀態(tài)下的潤滑模型以及與之相聯(lián)的磨損公式等,將是內(nèi)燃機流體潤滑建模今后研究的重點。312求解方法在內(nèi)燃機100多年的發(fā)展過程中,內(nèi)燃機潤滑部件的潤滑求解方法也在不斷地發(fā)展。特別是隨著計算機技術的發(fā)展,一些先進的求解方法不斷出現(xiàn)。在1940年后期,人們擺脫了軸承冗繁的解析法求解,開始利用數(shù)值迭代方法求解軸承的問題23-24。在內(nèi)燃機潤滑性能求解方面,雷諾潤滑方程的求解一直占據(jù)核心的位置。由于需要多次求解雷諾潤滑方程才能獲得潤滑部件在完整內(nèi)燃機工作循環(huán)內(nèi)的潤滑性能,這就極大地增加了求解時間。為了減少求解時間,目前的雷諾潤

20、滑方程主要求解方法有:采用其簡化的一維形式的解析解,但由于對雷諾潤滑方程進行了簡化,求解結(jié)果與實測量的結(jié)果不免產(chǎn)生大的誤差;另一種普遍使用的方法是,采用差分方法對二維雷諾潤滑方程進行求解,該方法雖然相對其它方法求解速度比較快,但由于對求解域形狀要求嚴格,不適合非規(guī)則幾何形狀的內(nèi)燃機潤滑部件,從而降低了求解精度。其它的方法,如有限元法、邊界元法、多重網(wǎng)格法等數(shù)值方法也相繼被用于內(nèi)燃機潤滑部件的雷諾潤滑方程的求解上,但這些方法各有優(yōu)缺點,例如,有限元法避免了差分法的一些缺點,但計算速度較慢;邊界元法簡單明了,但求解范圍有限;多重網(wǎng)格法的網(wǎng)格劃分及邊界上求解繁瑣。對于初始位置不確定的潤滑部件潤滑性能

21、求解,諸如活塞裙作二階運動時,上述方法為達到初值的收斂,往往需要多次迭代才能完成,這就耗費了極大的機時。近年來,出現(xiàn)了通過現(xiàn)有的如ANSYS及NAS2 TRAN等商用軟件和上述潤滑求解方法的聯(lián)合,來實現(xiàn)內(nèi)燃機多因素潤滑問題的求解,但由于商用軟件價格昂貴、操作復雜和難以忍受的聯(lián)合求解時間,限制了這種方法的使用。最近,人們利用快速傅立葉變換來求潤滑表面的彈性變形和溫度等25,在一定程度上縮短了計算時間。但截至目前,明顯節(jié)省求解潤滑部件多因素耦合下潤滑性能時間的方法還沒有出現(xiàn)。除此之外,諸如神經(jīng)網(wǎng)絡等的人工智能的方法也被用于活塞裙?jié)櫥阅艿念A測上26。這種方法雖然在一定程度上能對潤滑特性、磨損等進行

22、預測,但需要以大量實驗數(shù)據(jù)為基礎,對問題的解釋也只能是表象的,而非本質(zhì)的?？梢灶A見,隨著內(nèi)燃機流體潤滑261潤滑與密封總第180期研究對象復雜性的增加,人們既需要發(fā)展在大型計算機上也需要發(fā)展在個人計算機上應用的先進求解方法和途徑,以在保證精度和加快求解速度的前提下,實現(xiàn)內(nèi)燃機復雜的流體潤滑問題的求解。313良好的潤滑劑良好的潤滑是減少潤滑失效的主要途徑。性能良好的潤滑劑一直是人們研究的重點。特別是近年來車輛工業(yè)的發(fā)展,對潤滑劑的性能提出了更高的要求。例如,日益受人關注的耐高溫發(fā)動機,為了使發(fā)動機在活塞環(huán)頂部的潤滑劑達到540°高溫27時不發(fā)生爆炸,人們迫切需要耐高溫的潤滑劑。雖然少污

23、染和節(jié)能的動力裝置(如電動汽車日益成為人們研究的熱點,并有可能最終取代內(nèi)燃機在某些方面的應用,但到目前為止,由于蓄電池設計和儲能飛輪系統(tǒng)等存在的問題,這些裝置還沒有實現(xiàn)理想的應用。雖然人們在耐高溫/低溫、無污染潤滑劑的合成方面已取得一些進展,但實際中仍然有不少問題限制了它們的研究進展。例如,耐高溫潤滑劑的合成缺少諸如抗磨、耐腐蝕等有效的添加劑,廣泛的耐高溫、低摩擦因數(shù)的潤滑劑仍在研究之中。低摩擦因數(shù)、耐高溫/低溫、無污染潤滑劑,仍是今后的重要研究目標。在潤滑劑中加入高聚物添加劑使之呈現(xiàn)出非牛頓流體的特性,從而改善潤滑部件的潤滑性能,成為當前人們研究的另一個研究重點28-29。但我們的研究表明,

24、不適當?shù)母呔畚锾砑觿┪镄詤?shù),不但不能提高潤滑部件的承載能力、降低摩擦因數(shù),反而會使其承載能力下降、摩擦因數(shù)增高。因此,通過控制高聚物添加劑的關鍵物性參數(shù)來改善潤滑劑的性能是人們今后要解決的問題。314潤滑表面的研究良好的潤滑表面是降低摩功耗、減少潤滑失效的重要途徑。在過去幾十年,內(nèi)燃機的潤滑表面的形狀設計、形貌的統(tǒng)計和概率甚至表面的分形幾何信息30對流體潤滑的作用以及多領域知識耦合的潤滑行為,一直是人們的研究重點。為了更深入地研究內(nèi)燃機潤滑部件的流體潤滑的各種行為,最近,人們開始關注油膜力作用下諸如曲軸軸承和連桿軸承等潤滑表面的疲勞和斷裂。目前,由于計算機存處能力和軟件功能等限制,這方面的工

25、作還停留在潤滑表面的簡單建模上,潤滑表面形貌也常作了一定的簡化?？梢灶A見,將來隨著內(nèi)燃機潤滑問題研究的逐步深入和計算機技術的發(fā)展,包含更為全面的表面形狀、形貌等信息和設計出具有專門功能形貌的內(nèi)燃機潤滑部件的流體潤滑技術研究將會得到快速發(fā)展。除此之外,人們也在積極地改善內(nèi)燃機潤滑部件的潤滑表面性能。在過去的幾十年中,表面處理和涂層技術一直被研究并在內(nèi)燃機潤滑部件中得到了一定應用,但要獲得理想的潤滑表面以減小摩擦功耗,還有很長的路要走。315潤滑工況的監(jiān)測目前,內(nèi)燃機潤滑工況監(jiān)測常用的主要方法之一是利用軸心軌跡來判斷主軸承的油膜厚度、氣蝕、磨損、膠合、擦傷等。這種方法,通常又有Mobility 法

26、、Hahn法和Holland法以及在它們基礎上的少量改進的方法。這些方法對內(nèi)燃機主軸承的潤滑工況甚至與之相聯(lián)系的其它部件的工況的監(jiān)測起到了一定的作用,但其不足是計算與實測得到的軸心軌跡往往相差較大,以至于主軸承故障的漏診或錯診時常發(fā)生,其主要原因是影響軸心軌跡的一些因素在這些方法中沒有考慮到。例如,我們發(fā)現(xiàn),曲軸的變形會導致軸心軌跡的發(fā)散,而上述方法中均沒有考慮到。因此,要利用軸心軌跡來診斷特定內(nèi)燃機的主軸承的潤滑工況,還需要對上述的方法進行針對性的修正。目前,利用機油中金屬成分的種類及數(shù)量進行鐵譜分析以評價內(nèi)燃機的運行工況進行故障分析和預測,是內(nèi)燃機界普遍使用的另一種重要的監(jiān)測方法。從它們目

27、前使用情況看,鐵譜分析技術(包括離線鐵譜和在線鐵譜分析技術在內(nèi)燃機潤滑工況監(jiān)測上取得了一定的成果,但要建立具有良好推廣性的鐵譜分析技術,還需要人們做多方面的努力。4內(nèi)燃機流體潤滑技術發(fā)展新方向準確地預測內(nèi)燃機流體潤滑技術的今后發(fā)展方向是困難的,它很大程度上與相關科學的發(fā)展、國家相關行業(yè)的技術進步密切相關。但以下兩點可能成為今后內(nèi)燃機流體潤滑新的研究對象。411多體潤滑問題流體潤滑建模的有效性根本取決于對研究對象的物理、化學性能的了解程度。到目前為止,人們對于傳統(tǒng)的純凈的潤滑油和其它物質(zhì)共存時的內(nèi)燃機流體潤滑行為(即多體潤滑知之甚少。但這個問題由于以下原因正在變得越來越重要。首先,潤滑添加劑的發(fā)

28、展促使了人們有必要進行多體潤滑的研究。同時,運行于污染環(huán)境中的內(nèi)燃機(如我國西部地區(qū)常因污染顆粒的入侵而發(fā)生功率下降和磨損加快等現(xiàn)象,也增加了進行多體潤滑的研究緊迫性。雖然對多體潤滑劑的研究已取得了很大的進展,例如現(xiàn)有的研究已發(fā)現(xiàn),污染顆粒會增大潤滑油膜的摩擦力、改變油膜壓力的分布等31,但對多體潤滑機制的研究,目前總體還了解不多?？梢灶A見,以下工作將是今后3612006年第8期孟凡明等:內(nèi)燃機流體潤滑技術的發(fā)展及其在我國的應用多體潤滑研究的課題:多體潤滑的普適性方程的建立和驗證;多體潤滑的機制和多體潤滑的數(shù)值方法的研究;多體潤滑的流場顯示技術等。412基于多學科知識的內(nèi)燃機流體潤滑技術縱觀內(nèi)

29、燃機潤滑部件的研究的歷史,100多年來,雖然有大量的流體潤滑研究成果出現(xiàn)并應用于實踐,但大部分研究主要集中在內(nèi)燃機潤滑部件的單個潤滑行為研究上,這些研究共同的特點是:由于研究問題的復雜性,一般是孤立地研究潤滑部件的潤滑性能,即使少數(shù)研究涉及到這些部件的潤滑性能、動力學性能和燃燒性能等的耦合,但耦合的程度,無論從廣度和深度上講,往往都是不高的。因此,要全面而深入地研究內(nèi)燃機潤滑部件的潤滑行為,有必要將內(nèi)燃機燃燒、摩擦、動力等多種學科知識,通過合適的途徑,有機地融入到潤滑部件的潤滑技術研究中,同時這也是內(nèi)燃機整機性能深入分析和性能優(yōu)化的有效途徑。就當前國內(nèi)外內(nèi)燃機流體潤滑技術的研究現(xiàn)狀來看,要達到

30、這個理想的目標,有太多的問題需要解決。5結(jié)束語立足于國情,緊跟國際內(nèi)燃機流體潤滑技術研究的趨勢,迎頭趕超,是我國內(nèi)燃機流體潤滑技術應該走的道路。在國家政策、工業(yè)界和其它領域?qū)＜业闹С窒?在內(nèi)燃機潤滑技術界同人的共同努力下,我國內(nèi)燃機流體潤滑技術的研究與應用定會得到大的發(fā)展,與發(fā)達國家的差距定會縮小。參考文獻【1】Stanton T E.The fricti on of p ist ons and p iston ringsJ.The Engineer,1925,139:70-72.【2】Heldt P M.Effects of Pist on Pin OffsetJ.Aut omotive I

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40、:1-2.Zhang Si w ei.Challenges and Opportunities L ie Ahead of Chi2nese Tribological CirclesJ.Lubrication Engineering,2003(2:1-2.(下轉(zhuǎn)第184頁461潤滑與密封總第180期184 潤滑與密封 總第 180 期 式中 : ps 為彈簧比壓 , M Pa; pl 為密封腔介質(zhì)壓力 , 彈簧壓縮量 /mm 填充聚四氟乙烯 pc v / (MPa m s - 1 MPa; K 為載荷系數(shù) ; 為反壓力系數(shù) 。 表 2 彈簧壓縮量與填充聚四氟乙烯 pv值的關系 5 01012

41、5 6 01013 5 7 01014 5 8 01015 5 Trans 9 01016 5 10 01017 5 11 01018 4 12 01019 4 13 01020 4 14 01021 4 實際工作中 , 多級泵的入口端機械密封的壽命是 出口端的機械密封壽命的 1 倍多 , 所以重點解決出口 縮量為 6 mm , 此時 pc v = 01013 5 MPa / s, 小于材 m 料的 pv ?？紤]到多級泵入口壓力低 , 機械密封的 彈簧壓縮量可適當取大些 , 選取 8 mm, 這樣填充聚 四氟乙烯靜環(huán)就可以應用于轉(zhuǎn)速為 2 900 r/m in 的多 級氨水泵 。 3 實際效果

42、 式中 : w 為線性磨損量 , mg; pc 為端面比壓 , M Pa; v為端面平均線速度 , m / s; T 為磨損時間 , h。 端的問題 。在多級泵的出口端 , 選機械密封的彈簧壓 實際工作中 , 填充聚四氟乙烯環(huán)在氨水泵上的使 因此改用聚四氟乙烯環(huán)作為氨水泵機械密封環(huán) , 用壽命是 4 6 個月 , 遠遠大于其理論壽命 。 大大提高了使用壽命 , 保證了生產(chǎn)長周期運行 , 收到 了良好的效果 。 參考文獻 【1 】成大先 . 機械設計手冊 : 單行本 M . 北京 : 化學工業(yè) 出版社 , 2004. 【2 】高慎琴 . 化工機器 M . 北京 : 化學工業(yè)出版社 , 1990.

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