内燃机活塞环-缸套摩擦过程研究
摘要
本文主要研究内燃机活塞环-缸套摩擦副作往复运动时的摩擦过程特性。活塞环与缸套间的摩擦功率损失是整个内燃机功率损失的重要部分，降低摩擦功耗，提高内燃机效率有重要意义。活塞环和缸套是内燃机的关键零部件，又是易磨损件，其摩擦学性能的好坏直接决定着内燃机质量的优劣。
本文首先论述了摩擦学有关基础理论和研究方法，特别针对内燃机活塞环-缸套摩擦学研究状况进行了重点阐述。深入探讨了活塞环-缸套之间摩擦过程的特点，结合试验要求，利用钻铣床作为试验台和动力源设计了一套试验装置。该装置用于活塞环-缸套作往复运动时的摩擦过程研究，可以进行多种不同参数的摩擦试验(变载荷、转速、润滑条件、摩擦元件等)。通过试验，对试验数据进行分析和有关计算，研究了活塞环-缸套的摩擦过程特性以及影响摩擦过程的一些因素，此外还对摩擦功耗进行了分析。本文得出的有关结论对内燃机活塞环-缸套的摩擦学设计有一定的参考价值。
The paper is mainly focused on the friction process between piston ring and
cylinder when piston moving back and forth with cylinder. The friction between piston
ring and cylinder is the primary factor of engine's power loss. So, it is much meaningful to cut down the friction between piston ring and cylinder. Piston ring, which is apt to be worn out, is the key part of engine. The tribological character of piston ring and cylinder affects the capability of engine.
Firstly, this paper discuss some fundamental theory and research ways about tribology and especially about friction between piston ring and cylinder. Then, this paper deeply studies the specialty and affective factors of friction between piston ring and cylinder. By studying the requirement of this experiment, I took drill machine as the base-table and the power, and then designed an experiment equipment that is can be used to research the friction process between piston ring and cylinder when piston moving back and forth with cylinder. The equipment can provide several friction experiments with different conditions such as variable load, variable revolving velocity, variable lubricant statement and friction parts. On the basis of experimental data, the character of the friction process between piston ring and cylinder and the factors which affect the friction process and power loss of piston and cylinder have been studied. These factors include the load and the material. At the same time I acquired some conclusions which will be useful for some people to do those tribological design.
本文首先论述了摩擦学有关基础理论和研究方法，特别针对内燃机活塞环-缸套摩擦学研究状况进行了重点阐述。深入探讨了活塞环-缸套之间摩擦过程的特点，结合试验要求，利用钻铣床作为试验台和动力源设计了一套试验装置。该装置用于活塞环-缸套作往复运动时的摩擦过程研究，可以进行多种不同参数的摩擦试验(变载荷、转速、润滑条件、摩擦元件等)。通过试验，对试验数据进行分析和有关计算，研究了活塞环-缸套的摩擦过程特性以及影响摩擦过程的一些因素，此外还对摩擦功耗进行了分析。本文得出的有关结论对内燃机活塞环-缸套的摩擦学设计有一定的参考价值。
The paper is mainly focused on the friction process between piston ring and
cylinder when piston moving back and forth with cylinder. The friction between piston
ring and cylinder is the primary factor of engine's power loss. So, it is much meaningful to cut down the friction between piston ring and cylinder. Piston ring, which is apt to be worn out, is the key part of engine. The tribological character of piston ring and cylinder affects the capability of engine.
Firstly, this paper discuss some fundamental theory and research ways about tribology and especially about friction between piston ring and cylinder. Then, this paper deeply studies the specialty and affective factors of friction between piston ring and cylinder. By studying the requirement of this experiment, I took drill machine as the base-table and the power, and then designed an experiment equipment that is can be used to research the friction process between piston ring and cylinder when piston moving back and forth with cylinder. The equipment can provide several friction experiments with different conditions such as variable load, variable revolving velocity, variable lubricant statement and friction parts. On the basis of experimental data, the character of the friction process between piston ring and cylinder and the factors which affect the friction process and power loss of piston and cylinder have been studied. These factors include the load and the material. At the same time I acquired some conclusions which will be useful for some people to do those tribological design.
引文
[1] 邵荷生，曲敬信．摩擦与磨损．北京：煤炭工业出版社，1992．
[2] 高彩桥编著．摩擦金属学．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1988．
[3] 贾锡印编．内燃机的润滑与磨损．北京：国防工业出版社出版，1988．
[4] 赵士林主编．九十年代内燃机．上海：上海交通大学出版社，1992．
[5] H．克莱姆塞著 任均译．高速内燃机的传动机构．上海：上海科学技术出版社，1963．
[6] 桂长林．影响内燃机活塞环-缸套擦伤的因素及防擦伤的摩擦学设计．摩擦学学报，1998，18(3)：283～287
[7] 刘琨，桂长林．活塞环组摩擦及润滑特性的综合分析．摩擦学学报，1998，18(1)：32～38
[8] 陈凌珊，陈伯贤，陈定文．内燃机活塞环磨损实验研究．摩擦学学报，1998，18(4)：365～368
[9] 桂长林，刘琨．内燃机活塞环．缸套摩擦功耗的设计计算方法之研究．摩擦学学报，1994，14(4)：328～335
[10] 王野平．活塞环最佳断面形状的探讨．内燃机学报，1999，17(3)：299～302
[11] 张移山，孔宪梅，陈大融．磨合过程中缸套表面形貌变化的计算机仿真．摩擦学学报，1999，19(2)：151～155
[12] 柴仓修，全书海，张贵贤．活塞环-环槽磨损实验机研究．摩擦学学报，1997，17(3)：248～252
[13] 刘琨，刘小君，桂长林．内燃机活塞环．缸套擦伤的理论分析与试验模拟．内燃机学报，1999，17(2)：198～201
[14] 方亮，杜道山．三体磨损中的塑性变形磨损．西安交通大学学报，2003，37(2)：111～114
[15] 吴国清，张晓峰，方亮．两体磨料磨损的三维动态模拟．摩擦学学报，2000，20(5)：360～363
[16] 中国机械工程学会摩擦学学会编著．摩擦磨损润滑文集．上海：上海科学技术出版社，1982．
[17] [英]D．斯科特等著．上海市机械工程学会摩擦学学组译．工业摩擦学．北京：机械工业出版社，1982．
[18] 全永昕主编．工程摩擦学．杭州：浙江大学出版社，1994．
[19] [英]D．F．摩尔著．黄文治译．摩擦学原理及应用．北京：机械工业出版社，1982．
[20] 东箭工作室编著．EXCEL 97中文版快递．北京：电子工业出版社，1997．
[21][美]C·F·泰勒著．王景译．内燃机．上海：人民交通出版社，1980．
[22]刘钟华等译．摩擦学-对摩擦、润滑和磨损科学技术的系统分析．北京：机械工业出版社，1984．
[23]张移山，孔宪梅．磨合过程的摩擦学设计研究．清华大学学报(自然版)，1998，4：332～335
[24]张家玺，高群钦．内燃机缸套-活塞环摩擦学研究回顾与展望．润滑与密封，2000，5：56～58
[25]庞怀玉，杨铁男，高国生等．机械制造工程学．北京：机械工业出版社，1997
[26]曹惟庆．连杆机构的分析与综合．北京：科学出版社，2002
[27]张大伦．材料力学．上海：同济大学出版社，1987
[28]葛志祺．机械零件设计手册(第三版)．北京：冶金工业出版社，1994
[29]杨黎明，黄凯，李恩至等．机械零件设计手册(修订版)．北京：国防工业出版社，1993
[30]李庆扬，王能超等．数值分析．武汉：华中理工大学出版社，1982
[31]金锡志著．机器磨损及其对策．北京：机械工业出版社，1996
[32]French CCj“发动机研究和设计的先进技术”，《国外内燃机》，1990年No．5
[33]吴跃新．内燃机活塞环-缸套摩擦磨损性能研究．昆明理工大学硕士学位论文，2004
[34]严烈．Pro／Engineer 2001实用教程．北京：机械工业出版社，2002
[35]G. K. Aue, etc, Piston ring and scuffing, 1976
[36]A. Cameron, Basic Lubrication Theory, 1976
[37]D. F. Moore, Principles and Applications of Tribology, 1975
[38]Richard D. Kieser, Diesel engineers future trends, Automotive engineering,Vol1.96.No.9,1988
[39]T. Priede, etc. Evolution and design principles of Low noise, Lightweight engines《P.I.M.E》 Part A, 1984, Vol. 198A,No,5
[40]G. K. Fraidl etc, Development strategies for low emission high performance four-value engines, Proceeding of Institution of Mechanic Engineers, Part D, Vol.204,No.D1,1990
[41]吴兆汉，汪长民，林桐藩，方球编．内燃机设计．北京：北京理工大学出版社，1990
[2] 高彩桥编著．摩擦金属学．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1988．
[3] 贾锡印编．内燃机的润滑与磨损．北京：国防工业出版社出版，1988．
[4] 赵士林主编．九十年代内燃机．上海：上海交通大学出版社，1992．
[5] H．克莱姆塞著 任均译．高速内燃机的传动机构．上海：上海科学技术出版社，1963．
[6] 桂长林．影响内燃机活塞环-缸套擦伤的因素及防擦伤的摩擦学设计．摩擦学学报，1998，18(3)：283～287
[7] 刘琨，桂长林．活塞环组摩擦及润滑特性的综合分析．摩擦学学报，1998，18(1)：32～38
[8] 陈凌珊，陈伯贤，陈定文．内燃机活塞环磨损实验研究．摩擦学学报，1998，18(4)：365～368
[9] 桂长林，刘琨．内燃机活塞环．缸套摩擦功耗的设计计算方法之研究．摩擦学学报，1994，14(4)：328～335
[10] 王野平．活塞环最佳断面形状的探讨．内燃机学报，1999，17(3)：299～302
[11] 张移山，孔宪梅，陈大融．磨合过程中缸套表面形貌变化的计算机仿真．摩擦学学报，1999，19(2)：151～155
[12] 柴仓修，全书海，张贵贤．活塞环-环槽磨损实验机研究．摩擦学学报，1997，17(3)：248～252
[13] 刘琨，刘小君，桂长林．内燃机活塞环．缸套擦伤的理论分析与试验模拟．内燃机学报，1999，17(2)：198～201
[14] 方亮，杜道山．三体磨损中的塑性变形磨损．西安交通大学学报，2003，37(2)：111～114
[15] 吴国清，张晓峰，方亮．两体磨料磨损的三维动态模拟．摩擦学学报，2000，20(5)：360～363
[16] 中国机械工程学会摩擦学学会编著．摩擦磨损润滑文集．上海：上海科学技术出版社，1982．
[17] [英]D．斯科特等著．上海市机械工程学会摩擦学学组译．工业摩擦学．北京：机械工业出版社，1982．
[18] 全永昕主编．工程摩擦学．杭州：浙江大学出版社，1994．
[19] [英]D．F．摩尔著．黄文治译．摩擦学原理及应用．北京：机械工业出版社，1982．
[20] 东箭工作室编著．EXCEL 97中文版快递．北京：电子工业出版社，1997．
[21][美]C·F·泰勒著．王景译．内燃机．上海：人民交通出版社，1980．
[22]刘钟华等译．摩擦学-对摩擦、润滑和磨损科学技术的系统分析．北京：机械工业出版社，1984．
[23]张移山，孔宪梅．磨合过程的摩擦学设计研究．清华大学学报(自然版)，1998，4：332～335
[24]张家玺，高群钦．内燃机缸套-活塞环摩擦学研究回顾与展望．润滑与密封，2000，5：56～58
[25]庞怀玉，杨铁男，高国生等．机械制造工程学．北京：机械工业出版社，1997
[26]曹惟庆．连杆机构的分析与综合．北京：科学出版社，2002
[27]张大伦．材料力学．上海：同济大学出版社，1987
[28]葛志祺．机械零件设计手册(第三版)．北京：冶金工业出版社，1994
[29]杨黎明，黄凯，李恩至等．机械零件设计手册(修订版)．北京：国防工业出版社，1993
[30]李庆扬，王能超等．数值分析．武汉：华中理工大学出版社，1982
[31]金锡志著．机器磨损及其对策．北京：机械工业出版社，1996
[32]French CCj“发动机研究和设计的先进技术”，《国外内燃机》，1990年No．5
[33]吴跃新．内燃机活塞环-缸套摩擦磨损性能研究．昆明理工大学硕士学位论文，2004
[34]严烈．Pro／Engineer 2001实用教程．北京：机械工业出版社，2002
[35]G. K. Aue, etc, Piston ring and scuffing, 1976
[36]A. Cameron, Basic Lubrication Theory, 1976
[37]D. F. Moore, Principles and Applications of Tribology, 1975
[38]Richard D. Kieser, Diesel engineers future trends, Automotive engineering,Vol1.96.No.9,1988
[39]T. Priede, etc. Evolution and design principles of Low noise, Lightweight engines《P.I.M.E》 Part A, 1984, Vol. 198A,No,5
[40]G. K. Fraidl etc, Development strategies for low emission high performance four-value engines, Proceeding of Institution of Mechanic Engineers, Part D, Vol.204,No.D1,1990
[41]吴兆汉，汪长民，林桐藩，方球编．内燃机设计．北京：北京理工大学出版社，1990