基于超聲波技術(shù)的活塞銷潤滑研究

基于超聲波技術(shù)的活塞銷潤滑研究

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作者：Akitoshi Takeuchi et al

編譯：羅濤

采用超聲波技術(shù),研究了發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速下活塞銷與銷座之間的潤滑條件及油膜層的形成過程。發(fā)射到潤滑表面的超聲波在油膜中進(jìn)行多次反射，表面邊界的反射波回波高度取決于油膜厚度以及與固體的接觸面積。試驗(yàn)所用的筒狀活塞銷為22mm，其表面的粗糙度很低,活塞銷中有一個(gè)用于放置超聲探頭的通孔,徑向活塞銷與銷座之間的間隙約為4.5μm,超聲探頭的中心頻率為5MHz。試驗(yàn)所用的4缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸由一臺(tái)5.5kW的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速分別為100r/min和300r/min,電渦流位移傳感器用來檢測活塞的上止點(diǎn),熱電偶用于測量氣缸溫度,試驗(yàn)裝置如圖1所示。

試驗(yàn)結(jié)果表明,在電渦流位移傳感器轉(zhuǎn)速為100r/min時(shí),做功沖程中探頭位置在300°處的油膜厚度大于30°處的油膜厚度,這是由于連桿的右側(cè)拉力造成的。但是,這兩處的油膜厚度均高于靜態(tài)試驗(yàn)下的油膜厚度,即油膜最薄的區(qū)域在活塞銷座的右側(cè)。活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)的過程中,在30°處的油膜厚度不斷增加,同時(shí)300°處的油膜厚度不斷減小。電渦流位移傳感器轉(zhuǎn)速為300r/min時(shí),油膜在30°處的厚度幾乎沒有改變,但在300°處的油膜厚度明顯異常,高出活塞銷和銷座徑向距離的2倍以上,這可能是受到油膜中溶解氣體的影響，氣體空腔的聲阻小于潤滑油，同時(shí)，300°處,壓縮、排氣沖程存在負(fù)擠壓,進(jìn)氣、做功沖程存在正擠壓，當(dāng)氣泡被截留于油膜內(nèi)時(shí)反射波的波幅將會(huì)增大,由此可以觀察到活塞銷和銷座之間的氣蝕。