摩擦与润滑报告.ppt

2020/6/11，1，结构，F1赛车技术摩擦和润滑理论引擎工程引擎摩擦和润滑概要，2020/6/11，2，F1赛车，自古以来，人类即使在此过程中伴随着无尽的血液，残疾，甚至死亡，也没有停止超越自身极限的探索。胜利的光荣后面跟着残酷的生死存亡，接着是对科学技术的挑战。2020/6/11，3，F1引擎润滑和轮胎磨损，0-100km/h，2.3秒内最高速度2200r/min。转速在16000-2000r/min之间，功率为570千瓦。一般跑车速度为8000r/min。如果与性能良好的润滑剂不匹配，Fl赛车引擎将在几秒钟内被摧毁。润滑油膜越厚，抗高温磨损能力越强。但是，油膜越厚，液压粘度的原因就会导致发动机动力损失，发动机速度也会变慢。油膜越薄，引擎速度越高，引擎运动部件启动时液压原石引起的摩擦阻力越小，从而增加输出功率，减少燃料消耗，但冷却性能降低，抗磨损性能降低。润滑油具有适当的粘度、高温剪切性、散热性、清洁性、极压耐磨性。F1赛车轮胎以每分钟最多数万圈的速度在350公里赛跑中消耗两套轮胎。2020/6/11，4，属于系统摩擦学、引擎性能特性之一的摩擦直接影响燃油经济性，与噪音密切相关，严重影响轴轴承的承载力(主要是混合和边界润滑)。柴油机在过去几十年的开发过程中，摩擦损失接近10%，采用10年(sandovalandheywood，2003年)、2020/6/11，5、发动机系统工程、先进科学方法，有组织地管理实现最佳效果的技术。-现代汉语词典系统工程是现有领域知识的有效组合，以解决广泛的工程问题。大英百科全书是方法学应用领域。基本特性，系统的整体元素和系统不能分离1 1=2？系统的开放性和外部世界有物质、能量、信息的交换。系统的分级有结构、等级、顺序。基本理论，耗散结构理论协同效应：协作导致秩序。增量论，两大机构，五大系统，钢铁，软件，石油，塑料，引擎，扭矩，2020/6/11，6，预测引擎功率，fuel economy，heat rejection。coordinate variousperformanceattributepanningthefulebentroadmapandfrictionreductionroadmapfortheengine。大纲全局，必须合并和优化引擎的所有部件。摩擦的预测对系统级转矩控制有很大影响。建立最精细化的摩擦模型。包括活塞组件、对齐机构、发动机轴承等。关注：摩擦的设计参数、润滑、轴承、运动、泄漏、油耗、噪音。仿真模型必须与实际运行条件非常匹配。建立流体动力润滑、热弹性流体动力润滑。不同的润滑机制(lubricationregimes)可获得准确的答案。2020/6/11，7，引擎系统设计，thelevel-2enginefrictionmodel，关注引擎平均循环负载下的平均有效压力。没有某些详细信息(临时摩擦大小)。不同的次组合使用一个整体摩擦模型，而不关注个别组合的摩擦机制。此模型包含引擎设计。bore、stroke、bearing lenth、enginespeed、peakcylinderpresure。研究参数少，计算速度快，时间成本低。thelevel-1enginefrictionmodel，详细程度为第一级，根据瞬态情况研究摩擦的大小。基于不同的润滑机制预测不同部件的摩擦系数和摩擦力。考虑更多的参数，研究系统一般研究忽略的一些影响。thelevel-3enginefrictionmodel，此类型的模型及其复杂性，影响因素增加。通过求解Reynoldsequation，从各种润滑动力学表达式中导出油膜厚度和压力分布，可以对摩擦剪切力进行数值求解。“零件曲面形状”(surfacetopography)是通过模型求解Stribeckcurves来得出第一级所需参数(摩擦、摩擦系数、承载能力)的热力学过程，2020/6/11，8，摩擦，摩擦是非线性的，偏离平衡状态。对于摩擦的基本罗观过程，人们所知甚少，至今还没有普遍接受的理论。摩擦机制研究历史，1经典摩擦理论G.Amontons提出了库仑理论，也提出了库仑定律(1)摩擦力大小与接触面积无关(2)摩擦力大小与垂直载荷成比例的法国物理学家C.A.coulomb第三定律(3)静摩擦系数与运动摩擦系数23简单粘合理论两个接触的表面在接触时只有少峰的几个接触，实际接触面积小，而接触压力大，产生塑性变形，由于压力的作用，接触面积增加到足以支撑外部载荷的程度。此模型忽略剪切作用、接触表面的氧化膜和油膜影响。后来修改的粘合理论添加了两个被忽略的因素。2020/6/11，9，摩擦，4统一理论运动中的摩擦阻力来自三个方面：表面微凸变形产生的摩擦系数，槽中产生的摩擦系数，粘性摩擦产生的摩擦系数。这个理论比以前更好地解释了摩擦的真正机制。影响摩擦力大小的因素：作用于该物体的正压力、表面粗糙度、运动辅助材料、表面氧化膜和污染膜的分布厚度、化学性质、表面之间的剪切力。使用摩擦，木头火灾，离合器，车轮，行走，关节.摩擦损坏，结构功能失败：磨料磨损、粘合磨损、接触疲劳磨损、腐蚀磨损。能耗：摩擦热、热应力、油耗、粘度降低。限制轴承开发，影响超载，影响高速度轴承承载能力。磨损缸套，活塞，轴承，曲轴，连杆，阀体。2020/6/11，10，摩擦，冷却，剪切力，2020/6/11，11，摩擦，雪崩的建议下，引擎的总摩擦力为(1)活塞，活塞环，运动，活塞销(2)由于变速器辅助装置，包括阀机构。(3)运动部件的启动和液动效应引起的摩擦力损失。包括活塞下部的泵气体效应、连杆曲轴引起的风扇风损失和油溅损失。摩擦工作测量方法：施工方法、惯性方法、反向牵引方法、破缸方法、油耗线方法。一个周期中发动机摩擦的变化，2020/6/11，12，摩擦，活塞摩擦应力分析，缸套磨损情况运动部件摩擦随速度变化的过程。活塞环油膜厚度的测定：电容法。润滑泵对内燃机动力有很大影响，尤其是某些负载。研究了可实际使用且功率可变的润滑泵。磨损：粘合磨损、磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损、磨损。凸轮和挺杆磨损：高接触压力下最大1200-1700MPa，工作速度：27m/s。形成闪光摩擦面。2020/6/11，13，润滑，混合dlubricationtheorymixedlubrication，alsocalledpartial lubrication，isanimportantrication，Elastohydraynamiclust和metal-to-metalcontact均在混合润滑机制下发生。manyenginecomponents operateinmixed dlubrication，forexaplethepistonringsandthecams。Theenginebearings也是mixed dlubricatiunder severeinstataneousloading，2020/6/11，14，摩擦，摩擦，世界工业领域的三分之一近年来，机器磨损给工业国家造成的经济损失可能达到国民生产总值的2%至8%。润滑是减少摩擦和减少磨损的最有效方法。据1999年美国能源部调查交通摩擦损失，减少摩擦和磨损每年节约1200亿美元，中型汽车每年损失约16亿桶柴油。客车的摩擦损失可达33%。干摩擦：接触表面没有保护膜，金属直接接触。摩擦阻力最大，磨损最严重。边界摩擦：两个摩擦面被吸附在表面上的边界膜分离，摩擦特性取决于边界膜和表面吸附特性。2020/6/11，15，润滑，filmthicknestoroughnessliratio，2020/6/11，16，润滑，特定周期下大型船舶柴油机的轴心轨迹，2020Lubricantoiladditives:减摩、粘性增强剂(viscosityindeximprovers(VI)、极压抗磨剂(2020/6/11，18)润滑的基本原理、剪切流、压力流、圆柱间隙流、油楔效应、偏心圆柱环形流偏心性可增加通过圆柱间隙的流量，并有利于轴承的润滑。楔形效果：提高油膜的承载能力。根据雷诺表达式计算最大载荷下最小油膜厚度的功率计算，创建轴心轨迹图。2020/6/11，19，润滑研究路径，通用汽车。2020/6/11，20，发动机润滑，目前使用经验设计方法和系统网络仿真分析方法。利用现有设计方法和仿真手段构建了系统网络分析模型，分析了润滑系统的压力场、流速场、温度场等流场特性，以该压力、流速、温度等条件下各摩擦表面的性能研究为判断基础。主油道及各元件的压力场分布综合计算建模模型的流场特性，可用于液压分布分析、轴承油膜分析、轴心轨迹分析等。在部分组合模拟中，压力场分析将检查主要供油部分中的液压，包括油路径损耗计算分析、油过滤器流动阻力计算分析、曲轴轴承计算分析和活塞喷嘴计算分析、2020/6/11，21、润滑、通过模拟网络管道计算润滑油管压力损失，以确保符合内燃机正常工作要求。轴承使用独立模块进行研究。(N-S方程式)、连续方程式以及由引擎结构性质取得的雷诺方程式，透过根据引擎运动和热制程条件简化方程式参数，套用数值计算方法来解决。具体包括：润滑油膜特性分析。轴心轨迹分析；轴承润滑分析和润滑系统整体仿真界面。根据计算的最小油膜厚度和液压确定设计的指南。主油道和其他管道沿路径计算阻力损失，在特征界面计算出口压力，并将泵输出最小化。增加对外出口。2020/6/11，22，结论，摩擦属于发动机的性能特性之一，摩擦影响发动机的稳定性、经济性、耐用性、方便性等因素。系统工程师和部件工程师的重点不同。系统工程师根据性能(所有构件的机构模型)优化设计引擎。零件工程师专注于单一问题的正确解决方案和彻底的研究问题。润滑是解决摩擦的首要方法。引擎的每个元件运动性质不一致，需要设定不同的润滑条件。活塞环摩擦占发动机总摩擦的大部分。深入研究活塞结构、气缸间隙、油膜厚度、椭圆等对摩擦力的影响。发动机是系统工程，摩擦和润滑与整体机械性能密切相关。系统层次和子部件层次各部分的优化设计是窗口和盾牌的关系。有必要建立科学的系统理论。，2020/6/11，23，参考资料，1李雅静汽车发动机润滑研究J，设计和研究，2008，3