[发明专利]柴油机缸套-活塞环摩擦磨损与润滑油膜测量的试验平台

说明书

本发明公开了一种柴油机缸套‑活塞环摩擦磨损与润滑油膜测量的试验平台，其包括台架模块、测控模块和辅助模块，其中：测控模块中测量部分置于台架模块中，测控模块中的控制部分置于台架模块旁；辅助模块置于台架模块周围。本发明可方便有效的采集到缸套‑活塞环之间的接触电阻，可以与缸套‑活塞环间的摩擦力和缸套内表面三维形貌相互验证。

技术领域

本发明涉及柴油机缸套-活塞环摩擦磨损与润滑油膜测量的试验平台，具体为一种基于缸套-活塞环间油膜接触电阻及该摩擦副摩擦力测试的整缸摩擦磨损试验机。

背景技术

缸套-活塞环作为内燃机最重要的摩擦副之一，其性能的好坏直接关系到内燃机的使用性能和寿命。研究表明，在内燃机工作过程中由缸套-活塞环引起的摩擦耗功占整个内燃机摩擦耗功的45％-60％，降低缸套-活塞环摩擦副的摩擦耗功能够提高内燃机的动力性和经济性，同时也能够起到节能减排的作用，满足日益严格的排放法规的要求。因此，对缸套-活塞环的摩擦学性能研究对降低活塞环与缸套之间的摩擦损失和延长活塞环的使用寿命有极大帮助。

对缸套-活塞环的摩擦学性能的研究方法主要分为理论研究和试验研究。迄今为止，理论研究已经有一套比较成熟的系统；虽然有许多学者或机构也从试验方面对缸套-活塞环的摩擦学性能有一定研究，但是并不完善。试验研究主要是基于试验机进行，试验机主要是以下三个方面：

1.试样试验机。武汉理工大学自制的MWF-10微机控制的多功能往复摩擦磨损试验机和大连海事大学自制的往复式摩擦磨损试验机均属于往复式切片试验机，但是这种往复式切片试验机没有考虑到缸套-活塞环动力学的影响，很难模拟摩擦副的实际使用工况，且试验数据与实际情况或许有较大的差别。

2.柴油机改装的台架试验机。华南理工大学利用常柴ZN485Q型柴油机的改装设计成的活塞环-气缸套摩擦磨损试验机和武汉理工大学改装的摩擦磨损与振动模拟试验机即属于这种范畴，这种改装的台架试验机一般采用电机倒拖，但是台架改装较难且试验成本较高，尤其是摩擦系数、油膜厚度检测装置等难以布置。

3.实际试验机。在电机倒拖的未改装的实际柴油机甚至在着火状态下的实际柴油机上利用电容法、应变法和超声波测厚法采集缸套-活塞环的油膜厚度。实机试验周期较长，测量困难以及使用费用较高。此外，由于机械运转条件变化不定，偶然因素易影响测量数据的精确性和重复性，不利于研究摩擦磨损的规律性，也无法对影响摩擦磨损的因素逐个进行研究。

综合上面三种情况，目前使用较多的三种试验都有各自的不足之处，在实际的研究过程中，应根据试验的需要和具体的情况合理的取舍，对某一类型的试验机进行进一步的完善，以期达到好的试验效果及较低的试验成本。综合而言：得出台架试验具有另两种试验所没有的优点，台架试验是缸套-活塞环摩擦副摩擦学性能研究的最常用方法。

现有专利中涉及缸套-活塞环的摩擦学性能研究的整缸试验机很少，主要是应用缸套-活塞环切片试验的切片试验机，可简化试验条件、缩短试验时间，对缸套表面纹理设计及进一步试验具有指向作用，但与真实柴油机的运行状态存在一定的差异，且少有涉及缸套表面纹理结构对缸套-活塞环密封性能的研究。整缸试验试验无法采集摩擦力以及油膜厚度等数据，其分析手段有待改善。在基于γ射线的柴油机缸套活塞之间油膜测厚模拟测试平台(专利公开号：CN105203054A)专利主要是针对基于γ射线透射技术的测试缸套-活塞环之间油膜厚度的试验，没有涉及测控系统详细设置，但是对于摩擦力测试和数据采集系统的具体实现方式并未涉及。

鉴于此，本发明拟设计一种采集试验过程中缸套-活塞环间油膜的接触电阻和该摩擦副的摩擦力、缸压等数据的整缸摩擦磨损台架试验机。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种柴油机缸套-活塞环摩擦磨损与润滑油膜测量的试验平台，以克服上述现有技术存在的缺陷。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：