船舶柴油機(jī)缸套-活塞環(huán)表面紋理表征及運(yùn)行狀態(tài)辨識(shí)方法研究.pdf

1、船舶柴油機(jī)是船舶的動(dòng)力心臟，缸套-活塞環(huán)是其中最重要的部件之一。柴油機(jī)中缸套-活塞環(huán)摩擦副對(duì)柴油機(jī)工作性能（動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性以及穩(wěn)定性等）和使用壽命有著非常大的影響。在保證燃燒室密封的前提下，缸套-活塞環(huán)摩擦副的潤(rùn)滑性能對(duì)它們之間的摩擦力甚至船舶柴油機(jī)的摩擦功耗都有著巨大的影響，潤(rùn)滑性能差將會(huì)導(dǎo)致摩擦功耗加大，甚至還導(dǎo)致缸套、活塞環(huán)的過(guò)度磨損，降低其使用壽命。相關(guān)研究結(jié)果表明，柴油機(jī)摩擦功的25％-50％被缸套-活塞環(huán)摩擦副所消耗。因此深

2、入研究柴油機(jī)缸套-活塞環(huán)的潤(rùn)滑特性，對(duì)前期缸套-活塞環(huán)摩擦配副的合理設(shè)計(jì)、缸套-活塞環(huán)之間摩擦損失的降低、缸套-活塞環(huán)使用壽命的延長(zhǎng)、甚至船舶柴油機(jī)的運(yùn)行效率、燃料節(jié)能等方面都具有十分重大的意義。
　　本論文以船舶柴油機(jī)的缸套-活塞環(huán)摩擦副為研究對(duì)象，聚焦于船舶柴油機(jī)缸套不同表面紋理潤(rùn)滑特性及狀態(tài)辨識(shí)方法研究，船舶柴油機(jī)缸套-活塞環(huán)的潤(rùn)滑特性具體包括運(yùn)行中缸套-活塞環(huán)摩擦副的摩擦學(xué)性能（摩擦副表面特性、潤(rùn)滑油油液特性以及磨粒二維和

3、三維特征）以及其振動(dòng)性能。在上述研究的基礎(chǔ)上建立基于振動(dòng)和摩擦信息融合的柴油機(jī)缸套-活塞環(huán)運(yùn)行狀態(tài)辨識(shí)模型。
　　綜合考慮不同形狀以及尺寸的表面紋理結(jié)構(gòu)，引入平均雷諾方程、膜厚方程等建立不同表面紋理結(jié)構(gòu)流體動(dòng)壓潤(rùn)滑的理論模型，并用多重網(wǎng)格法對(duì)它進(jìn)行數(shù)值求解。通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算，系統(tǒng)深入的分析不同表面紋理結(jié)構(gòu)對(duì)缸套-活塞環(huán)潤(rùn)滑性能的影響。
　　在理論分析的基礎(chǔ)上，利用內(nèi)燃機(jī)主要運(yùn)動(dòng)部件的摩擦磨損與振動(dòng)模擬試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行不同表面紋理結(jié)

4、構(gòu)缸套試驗(yàn)。采集柴油機(jī)的振動(dòng)信號(hào)，對(duì)柴油機(jī)身振動(dòng)信號(hào)利用小波包分解與重構(gòu)方法以及雙譜分析方法，提取表征不同表面紋理結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性的特征向量進(jìn)行分析，建立缸套表面紋理結(jié)構(gòu)與柴油機(jī)機(jī)身振動(dòng)信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
　　采集試驗(yàn)過(guò)程中缸套-活塞環(huán)之間的潤(rùn)滑油油液，通過(guò)油液分析建立磨粒元素含量與不同表面紋理缸套之間的定量映射關(guān)系；制備濾膜譜片，通過(guò)數(shù)值分析的方法研究缸套表面紋理結(jié)構(gòu)與磨粒特征的相互關(guān)系；比較分析試驗(yàn)前后的缸套內(nèi)表面形貌，研究不同