walterbai
第1楼2008/11/10
摩擦副材料的合理选配
正确选择摩擦副的材料是提高缸套-活塞环耐磨性的关键。根据不同的磨损类型来具体考虑不同的配合副材料,一般选用互溶性小的材料,以防止粘着磨损;选用高硬度材料以防止其磨料磨损。就缸套来说,出于缸壁承受高压气体和活塞的侧推力引起的应力,以及由于高温气体引起的热应力,要求缸套材料必须具有很高的结构强度和疲劳强度,否则会造成缸套变形或材料过早疲劳破坏。此外,还必须具有良好的摩擦学性能,例如,耐磨性和抗咬合性,但是在单一的材料中往往不具备所需上述各种性能。因此,在根据使用要求,选择合适的缸套材料时必须考虑力学性能与摩擦学性能之间的协调。缸套大多数用灰铸铁或奥氏体铸铁制成。为了提高缸套的力学强度,需要添加镍、铬、铜和钼等元素,以形成多相金属。为了改善耐磨性,相当普通的做法是至少添加0.39%(按重量计)的铬,而一般认为同时要加0.65%的钼。就活塞环来讲,国外通常选灰铸铁为母体,表层镀铬、钼或镍。随着燃烧室最高燃气压力、压力递升率和发动机转速的不断提高,需要用抗拉强度和疲劳强度高的材料。特别是顶环,因为它处于极为残酷的工况下工作。目前已研制了如球墨铸铁和碳化可锻铸铁之类的材料,一般认为碳化可锻铸铁是近期生产的车用内燃机中顶环的最合适材料。因为其强度足以经受内燃机各种工况,而且比球墨铸铁不易发生咬合,此外,球墨铸铁虽有很高的抗拉强度和疲劳强度,但其成本较高且耐磨性较差。国内车用内燃机的缸套-活塞环常用的材料,一般为合金铸铁材料,如解放CA6102型发动机和东风EQ6105型发动机的缸套材料分别为铌合金铸铁和球墨铸铁;活塞环材料则分别为可锻铸铁镀铬处理和球墨铸铁镀铬处理。
缸套-活塞环工作条件恶劣,润滑条件差。为了减小磨损,国外一些内燃机设计制造厂家早在本世纪六十年代初期就有意识地引入流体动压润滑理论到内燃机的零部件设计中去。应用流体动压效应来改善发动机缸套-活塞环润滑条件,英国里卡多公司(Recardo)率先进行这方面的研究,六十年代末,该公司曾为美国福特汽车公司和日本丰田汽车公司,设计桶形环和活塞裙部纵向基线是鼓形的新型活塞环组结构。1975年该公司又为我国第二汽车制造厂生产的EQ6105型汽油机所作修改设计时,采用了这一结构,随后第一汽车制造厂生产的CA6102型汽油机也采用这一结构。该种设计思想是,使热膨胀变形后的活塞裙部外形与缸壁间形成某一恰当的油楔间隙,以获得最佳的润滑效果和活塞稳定导向的条件,从而改善活塞环的工作。同时,由于高速运动而产生流体动压效应,便摩擦副表面间油膜压力升高,从而达到使两摩擦面分开,降低其摩擦和减少磨损的目的。
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第2楼2008/11/10
机车车辆滚动振动试验台曲线通过模拟方法的研究 研究曲线通过时滚动振动试验台的轮/轮关系以及与实际的轮轨关系的差别,分析曲线通过时车速、曲线半径、轮径、车轮型面、轨距、冲角等与内外轮滚动速差的关系,研究试验台上未平衡离心力的模拟问题,提出机车车辆滚动振动试验台曲线通过的模拟方法,并弄清其与实际线路曲线通过的差别。
2 高速列车穿越隧道时的动态响应分析 建立高速列车穿越隧道时的非稳态三维空气流场数学模型,弄清空气流场与列车车体的相互作用关系,应用有限元法或有限差分法来求解具有移动边界条件的空气流场偏微分方程,并结合列车刚体系统动力学计算,考虑轨道的随机不平顺激扰,来研究隧道内和进出隧道时空气波动对列车振动的影响,并与高速列车在明线上的振动响应研究结果进行比较。
3 刚柔液耦合系统动力学研究及应用 应用多体系统动力学、流固耦合系统动力学以及有限元或边界元方法,针对铁路罐车建立刚柔液耦合系统数学模型,利用有效的数值方法进行求解,研究罐体和其中液体的相互作用关系,并研究液体的晃动对罐车的运行性能的影响。
4 制动系统摩擦力特性曲线及摩擦振动的研究 进行机车车辆制动系统不同制动盘材料的摩擦力/车速特性曲线的实验研究,通过建立机车或客车制动系统数学模型,并利用摩擦力特性曲线的实验结果,进行制动系统的摩擦自激振动和摩擦噪声的研究,提出减弱和消除摩擦自激振动的有效措施。
5 轮轨接触表面微观粗糙度和"第三介质"对轮轨作用的影响 利用弹流理论、弹塑性理论和滚动接触理论建立三维的三体接触模型和相应的数值方法,研究轮轨表面微观粗糙度和"第三介质"(指油、水和其它污染物)对轮轨接触表面弹塑性变形、裂纹和剥离的影响,分析计算轮轨接触表面裂纹和剥离现象的发生和发展过程,找出其引发机理和主要因素。
6 可控径向转向架技术的研究 应用主动控制技术,并确定合理的驱动方式,研究转向架的主动导向问题,分析可控径向转向架的曲线通过性能和直线上的蛇行稳定性,提出可行的控制系统和导向系统方案。
7 车体碰撞及大变形问题的研究 利用大型商业软体建立车体有限元碰撞计算模型,计算模型中考虑材料塑性大变形、温度场以及材料缺陷的影响。利用DYNA-3D分析冲击计算过程,并利用自适应网格方法更新由于大变形过程而导致破坏的网格,为高速列车车体的设计提供必要的参考。
8 列车车间耦合装置及技术的研究 重点进行高速列车车间减振装置(包括纵向、横向和垂向)的研究,确定减振装置的结构形式和参数,提出技术方案。
9 轮轨滚动接触噪音及其传播途径的研究 对于由于轮轨接触引起的滚动噪音进行研究,研究滚动噪音产生的机理和向外传播的途径,分析轮轨表面不平顺、轮轨型面、车轮结构形式、轨道弹性和阻尼等对滚动噪音的影响,提出降低轮轨滚动噪音的途径。
10 阻尼器特性设计及其对车辆动力学性能的影响 研究高速客车一二系悬挂系统各阻尼器(垂向、横向和抗蛇行)的特性曲线对客车系统动力学性能的影响,确定阻尼器的最优参数如卸荷点速度和力等以及两端橡胶节点的刚度参数。
11 机车车辆关键部件自动设计和建模(虚拟样机) 对机车车辆虚拟样机平台的总体框架进行研究,对一些关键部件如弹簧等进自动设计和建模。
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第3楼2008/11/10
Riches,M.F.等人侧重于混合润滑效应,从理论和实验两方面对缸套-活塞环间的摩擦力进行了研究,指出在低速及低粘条件下充分考虑混合润滑作用的重要性。活塞环的摩擦影响着内燃机的效率,而缸套-活塞环的磨损则影响着它们的使用寿命,近年来,对高性能内燃机提出要求之一就是延长不解体检测的运行时间。为此,减少缸套-活塞环的磨损就成了首要的任务。缸套-活塞环的磨损是非常复杂的,它受到许多因素的影响,同时其磨损又包含粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损等多种磨损形式。针对这种情况,Nealc,M.J.经过广泛调查,于1970年发表文章阐述了缸套-活塞环一般的磨损机理,提出了一些改善措施,指出了需要加强研究的问题。基于Archard,J.F.磨损定律,Ting,L.L.等人提出了一种分析缸套-活塞环磨损的模型,分别计算了缸套上推力面和次推力面的磨损,得出了缸套磨损曲线。国内的桂长林教授也提出了一种将Archard,J.F.模型用于机械零件磨损设计的算法,并重点分析了缸套-活塞环的磨损问题。该文指出了缸套-活塞环的磨损问题的研究成效不显著的原因,主要是在设计上没有建立起一个可以预测缸套-活塞环耐磨寿命的计算模型和计算方法。Baker,A.J.S.等人探讨了影响活塞环擦伤的动力学因素,提出了一种用无量纲临界功能法分析内燃机活塞环工况的方法,此外还探讨了载荷因素对缸套磨损的影响,并对磨损进行了测量。此外,孔凌嘉较全面地讨论了缸套-活塞环的磨损问题,并第一次把磨损和润滑放在一个模型中加以研究,并考察了它们之间的偶合关系,建立了一个同时考虑边界润滑条件下的磨损与三体磨粒磨损的综合分析