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

1、船舶柴油機是船舶的動力心臟，缸套-活塞環(huán)是其中最重要的部件之一。柴油機中缸套-活塞環(huán)摩擦副對柴油機工作性能（動力性、經(jīng)濟性以及穩(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)摩擦副的潤滑性能對它們之間的摩擦力甚至船舶柴油機的摩擦功耗都有著巨大的影響，潤滑性能差將會導(dǎo)致摩擦功耗加大，甚至還導(dǎo)致缸套、活塞環(huán)的過度磨損，降低其使用壽命。相關(guān)研究結(jié)果表明，柴油機摩擦功的25％-50％被缸套-活塞環(huán)摩擦副所消耗。因此深

2、入研究柴油機缸套-活塞環(huán)的潤滑特性，對前期缸套-活塞環(huán)摩擦配副的合理設(shè)計、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、甚至船舶柴油機的運行效率、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的缸套-活塞環(huán)摩擦副為研究對象，聚焦于船舶柴油機缸套不同表面紋理潤滑特性及狀態(tài)辨識方法研究，船舶柴油機缸套-活塞環(huán)的潤滑特性具體包括運行中缸套-活塞環(huán)摩擦副的摩擦學(xué)性能（摩擦副表面特性、潤滑油油液特性以及磨粒二維和

3、三維特征）以及其振動性能。在上述研究的基礎(chǔ)上建立基于振動和摩擦信息融合的柴油機缸套-活塞環(huán)運行狀態(tài)辨識模型。
　　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)流體動壓潤滑的理論模型，并用多重網(wǎng)格法對它進行數(shù)值求解。通過數(shù)值模擬計算，系統(tǒng)深入的分析不同表面紋理結(jié)構(gòu)對缸套-活塞環(huán)潤滑性能的影響。
　　在理論分析的基礎(chǔ)上，利用內(nèi)燃機主要運動部件的摩擦磨損與振動模擬試驗機進行不同表面紋理結(jié)

4、構(gòu)缸套試驗。采集柴油機的振動信號，對柴油機身振動信號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)振動特性的特征向量進行分析，建立缸套表面紋理結(jié)構(gòu)與柴油機機身振動信號之間的對應(yīng)關(guān)系。
　　采集試驗過程中缸套-活塞環(huán)之間的潤滑油油液，通過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；比較分析試驗前后的缸套內(nèi)表面形貌，研究不同