柴油機(jī)缸套-活塞環(huán)摩擦振動(dòng)量化分析方法研究.pdf

1、缸套-活塞環(huán)的摩擦磨損是引起柴油機(jī)失效的主要原因之一。研究人員利用表面和油液分析技術(shù)從定性的角度對(duì)缸套-活塞環(huán)摩擦磨損過程中的摩擦、磨損和潤(rùn)滑規(guī)律進(jìn)行了大量研究，但難以實(shí)現(xiàn)摩擦副摩擦磨損狀態(tài)的定量、連續(xù)、實(shí)時(shí)和在線監(jiān)測(cè)評(píng)定。
　　 摩擦振動(dòng)是缸套-活塞環(huán)在摩擦磨損過程中必然產(chǎn)生的現(xiàn)象，包含了豐富的反映摩擦副摩擦磨損狀態(tài)的信息，對(duì)其采集和分析可實(shí)現(xiàn)對(duì)摩擦副磨損狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，且不影響缸套-活塞環(huán)的正常工作，其要點(diǎn)是提取摩擦振動(dòng)信

2、號(hào)的特征參數(shù)定量刻畫摩擦振動(dòng)的特征。國內(nèi)外許多學(xué)者和研究人員對(duì)此進(jìn)行了研究，提出了一系列的方法，但都難以實(shí)現(xiàn)摩擦振動(dòng)特征參數(shù)準(zhǔn)確、有效的提取。因此，探索和研究摩擦振動(dòng)的量化分析方法具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值和理論研究意義。
　　 首先，本文研究了MMW-1立式萬能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上缸套-活塞環(huán)摩擦振動(dòng)測(cè)量技術(shù)和量化方法，開發(fā)設(shè)計(jì)了試驗(yàn)機(jī)摩擦振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，并在試驗(yàn)機(jī)上研究了6S50MC船用柴油機(jī)缸套-活塞環(huán)材料試樣在不同工況下磨合過程產(chǎn)

3、生的摩擦振動(dòng)信號(hào)。提出基于連續(xù)小波變換(CWT)時(shí)頻譜圖像和圖像分割技術(shù)提取摩擦振動(dòng)特征參數(shù)的二次圖像分析方法。運(yùn)用CWT變換繪制6S50MC船用柴油機(jī)缸套-活塞環(huán)試樣摩擦振動(dòng)信號(hào)的時(shí)頻譜圖，再使用圖像分割技術(shù)提取摩擦振動(dòng)特征體，并提取特征參數(shù)V、Gmean、HV、Mtf、N和e，探討特征參數(shù)與不同工況條件下缸套-活塞環(huán)摩擦振動(dòng)特性的內(nèi)在聯(lián)系。試驗(yàn)機(jī)的研究表明：不同工況下的特征參數(shù)呈現(xiàn)出明顯的差異，反應(yīng)了摩擦磨損的狀態(tài)。振動(dòng)特征體的體積

4、V、平均梯度Gmean、數(shù)量N和能譜熵HV刻畫了磨損行為的復(fù)雜和劇烈程度以及潤(rùn)滑質(zhì)量的優(yōu)劣性，特征體的質(zhì)心位置Mtf、離散指數(shù)e體現(xiàn)了表面形貌質(zhì)量的分布情況。摩擦振動(dòng)特征參數(shù)定量刻畫了摩擦振動(dòng)的特征，可以對(duì)摩擦副的摩擦磨損行為進(jìn)行定量的表征。
　　 其次，在柴油機(jī)臺(tái)架倒拖工況下研究缸套-活塞環(huán)的摩擦振動(dòng)，基于諧波小波和二次圖像分析方法提取和分析柴油機(jī)倒拖工況摩擦振動(dòng)特征參數(shù)，研究表明：諧波小波分析法可以有效濾除強(qiáng)背景噪聲、提取微

5、弱信號(hào)，實(shí)現(xiàn)從柴油機(jī)倒拖工況振動(dòng)信號(hào)中濾除往復(fù)慣性沖擊，分離出微弱摩擦振動(dòng)信號(hào)的目標(biāo)；在柴油機(jī)倒拖狀態(tài)下，振動(dòng)特征參數(shù)V、HV和N的變化規(guī)律可以敏感地反映不同轉(zhuǎn)速、不同潤(rùn)滑介質(zhì)工況下柴油機(jī)無壓縮冷磨合過程，可以描述活塞環(huán)不同斷環(huán)故障下的工作狀態(tài)，可以表征柴油機(jī)在無潤(rùn)滑工況下缸套-活塞環(huán)干摩擦的拉缸變化過程。振動(dòng)特征參數(shù)V、HV、N和e能夠定量刻畫柴油機(jī)倒拖狀態(tài)摩擦振動(dòng)信號(hào)的特征。
　　 綜上，本文對(duì)柴油機(jī)缸套-活塞環(huán)摩擦振動(dòng)量化