[發明專利]柴油機缸套-活塞環摩擦磨損與潤滑油膜測量的試驗平臺

有效

• 申請號: 201710519552.7
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107179195B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 郭智威;饒響;江仁埔;袁成清;盛晨興
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01M15/05
• 分類號: G01M15/05
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王守仁

本發明公開了一種柴油機缸套?活塞環摩擦磨損與潤滑油膜測量的試驗平臺，其包括臺架模塊、測控模塊和輔助模塊，其中：測控模塊中測量部分置于臺架模塊中，測控模塊中的控制部分置于臺架模塊旁；輔助模塊置于臺架模塊周圍。本發明可方便有效的采集到缸套?活塞環之間的接觸電阻，可以與缸套?活塞環間的摩擦力和缸套內表面三維形貌相互驗證。

技術領域

本發明涉及柴油機缸套-活塞環摩擦磨損與潤滑油膜測量的試驗平臺，具體為一種基于缸套-活塞環間油膜接觸電阻及該摩擦副摩擦力測試的整缸摩擦磨損試驗機。

背景技術

缸套-活塞環作為內燃機最重要的摩擦副之一，其性能的好壞直接關系到內燃機的使用性能和壽命。研究表明，在內燃機工作過程中由缸套-活塞環引起的摩擦耗功占整個內燃機摩擦耗功的45％-60％，降低缸套-活塞環摩擦副的摩擦耗功能夠提高內燃機的動力性和經濟性，同時也能夠起到節能減排的作用，滿足日益嚴格的排放法規的要求。因此，對缸套-活塞環的摩擦學性能研究對降低活塞環與缸套之間的摩擦損失和延長活塞環的使用壽命有極大幫助。

對缸套-活塞環的摩擦學性能的研究方法主要分為理論研究和試驗研究。迄今為止，理論研究已經有一套比較成熟的系統；雖然有許多學者或機構也從試驗方面對缸套-活塞環的摩擦學性能有一定研究，但是并不完善。試驗研究主要是基于試驗機進行，試驗機主要是以下三個方面：

1.試樣試驗機。武漢理工大學自制的MWF-10微機控制的多功能往復摩擦磨損試驗機和大連海事大學自制的往復式摩擦磨損試驗機均屬于往復式切片試驗機，但是這種往復式切片試驗機沒有考慮到缸套-活塞環動力學的影響，很難模擬摩擦副的實際使用工況，且試驗數據與實際情況或許有較大的差別。

2.柴油機改裝的臺架試驗機。華南理工大學利用常柴ZN485Q型柴油機的改裝設計成的活塞環-氣缸套摩擦磨損試驗機和武漢理工大學改裝的摩擦磨損與振動模擬試驗機即屬于這種范疇，這種改裝的臺架試驗機一般采用電機倒拖，但是臺架改裝較難且試驗成本較高，尤其是摩擦系數、油膜厚度檢測裝置等難以布置。

3.實際試驗機。在電機倒拖的未改裝的實際柴油機甚至在著火狀態下的實際柴油機上利用電容法、應變法和超聲波測厚法采集缸套-活塞環的油膜厚度。實機試驗周期較長，測量困難以及使用費用較高。此外，由于機械運轉條件變化不定，偶然因素易影響測量數據的精確性和重復性，不利于研究摩擦磨損的規律性，也無法對影響摩擦磨損的因素逐個進行研究。

綜合上面三種情況，目前使用較多的三種試驗都有各自的不足之處，在實際的研究過程中，應根據試驗的需要和具體的情況合理的取舍，對某一類型的試驗機進行進一步的完善，以期達到好的試驗效果及較低的試驗成本。綜合而言：得出臺架試驗具有另兩種試驗所沒有的優點，臺架試驗是缸套-活塞環摩擦副摩擦學性能研究的最常用方法。

現有專利中涉及缸套-活塞環的摩擦學性能研究的整缸試驗機很少，主要是應用缸套-活塞環切片試驗的切片試驗機，可簡化試驗條件、縮短試驗時間，對缸套表面紋理設計及進一步試驗具有指向作用，但與真實柴油機的運行狀態存在一定的差異，且少有涉及缸套表面紋理結構對缸套-活塞環密封性能的研究。整缸試驗試驗無法采集摩擦力以及油膜厚度等數據，其分析手段有待改善。在基于γ射線的柴油機缸套活塞之間油膜測厚模擬測試平臺(專利公開號：CN105203054A)專利主要是針對基于γ射線透射技術的測試缸套-活塞環之間油膜厚度的試驗，沒有涉及測控系統詳細設置，但是對于摩擦力測試和數據采集系統的具體實現方式并未涉及。

鑒于此，本發明擬設計一種采集試驗過程中缸套-活塞環間油膜的接觸電阻和該摩擦副的摩擦力、缸壓等數據的整缸摩擦磨損臺架試驗機。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種柴油機缸套-活塞環摩擦磨損與潤滑油膜測量的試驗平臺，以克服上述現有技術存在的缺陷。

本發明解決其技術問題采用以下的技術方案：