活塞环_气缸套润滑摩擦研究

气缸用什么润滑油

神威气动https://www.360docs.net/doc/3f1430350.html, 文档标题：气缸用什么润滑油 一、气缸用什么润滑油的介绍： 引导活塞在缸内进行直线往复运动的圆筒形金属机件。空气在发动机气缸中通过膨胀将热能转化为机械能；气体在压缩机气缸中接受活塞压缩而提高压力。涡轮机、旋转活塞式发动机等的壳体通常也称“气缸”。气缸的应用领域：印刷（张力控制）、半导体（点焊机、芯片研磨）、自动化控制、机器人等等。 二、气缸种类： ①单作用气缸：仅一端有活塞杆，从活塞一侧供气聚能产生气压，气压推动活塞产生推力伸出，靠弹簧或自重返回。 ②双作用气缸：从活塞两侧交替供气，在一个或两个方向输出力。 ③膜片式气缸：用膜片代替活塞，只在一个方向输出力，用弹簧复位。它的密封性能好，但行程短。 ④冲击气缸：这是一种新型元件。它把压缩气体的压力能转换为活塞高速（10～20米/秒） 运动的动能，借以做功。 ⑤无杆气缸：没有活塞杆的气缸的总称。有磁性气缸，缆索气缸两大类。 做往复摆动的气缸称摆动气缸，由叶片将内腔分隔为二，向两腔交替供气，输出轴做摆动运动，摆动角小于280°。此外，还有回转气缸、气液阻尼缸和步进气缸等。 三、气缸结构： 气缸是由缸筒、端盖、活塞、活塞杆和密封件等组成，其内部结构如图所示： 2：端盖 端盖上设有进排气通口，有的还在端盖内设有缓冲机构。杆侧端盖上设有密封圈和防尘圈，以防止从活塞杆处向外漏气和防止外部灰尘混入缸内。杆侧端盖上设有导向套，以提高气缸的导向精度，承受活塞杆上少量的横向负载，减小活塞杆伸出时的下弯量，延长气缸使用寿命。导向套通常使用烧结含油合金、前倾铜铸件。端盖过去常用可锻铸铁，为减轻重量并防锈，常使用铝合金压铸，微型缸有使用黄铜材料的。 3：活塞 活塞是气缸中的受压力零件。为防止活塞左右两腔相互窜气，设有活塞密封圈。活塞上的耐磨环可提高气缸的导向性，减少活塞密封圈的磨耗，减少摩擦阻力。耐磨环长使用聚氨酯、聚四氟乙烯、夹布合成树脂等材料。活塞的宽度由密封圈尺寸和必要的滑动部分长度来决定。滑动部分太短，易引起早期磨损和卡死。活塞的材质常用铝合金和铸铁，小型缸的活塞有黄铜制成的。

活塞环的基本材料

活塞环的基本材料 当今活塞环应用各种品质的铸铁材料和钢。首先考察铸铁材料，按照用材料强度、延伸率、疲劳强度和耐磨性等指标表征的承载能力，可选用的铸造品质的全部范围见表1。对于第一道压缩环应特别优先选用一种具有高抗弯强度和弹性模数的球墨铸铁，其基体为马氏体，以获得高的硬度，可使侧面具有较好的耐磨性。 第二道活塞环能应用无镀层环，开发了一种在调质热处理状态下呈现细化片状组织铸造品质的材料，通过生成铬、钒、锰和钨元素的特殊碳化物，以及马氏体基体组织，以获得良好的耐磨性。而GOE44可锻铸铁是一种在细化珠光体基体组织中有针对性地生成残余碳化物成分的材料，能将高抗切向力强度与良好的耐磨性结合起来。 由于对材料强度和疲劳强度以及良好耐磨性的要求越来越高，现在趋向于进一步优化球状石墨的生成，以便在静态（装配状态）和动态负荷下获得特别高的抗弯强度，同时用贝氏体基体组织来获得活塞环侧面和工作表面较低的磨损率。 由于汽油机和柴油机活塞结构高度降低，压缩环的轴向高度相应减小，特别是面对20MPa气缸爆发压力，对机械结构的要求越来越高，这一切都要求提高活塞环侧面的强度和耐磨性。钢材料特别适合于这些要求。与铸铁材料相比，钢具有良好的机械动态承载能力，因此在弯曲负荷增大的情况下具有高的疲劳强度。当然，通过表面镀层和表面处理的效果可部分地缩小铸铁和钢之间动态强度的差异。试验表明，通过附加的化学处理（CPS法）可使氮化钢活塞环的动态强度提高大约30％。 首先应用含铬量为13％或18％的高铬马氏体钢，这种材料通过生成精细分布的铬碳化物和附加生成的渗氮层使表面层硬度明显提高，从而获得良好的耐磨性。如果要使用调质处理的Cr-Si低合金钢的话，则环工作表面镀层是必需的。 在最近15年内，全世界汽油机第1道压缩环都由铸铁环改用钢环，其中特别是欧洲和日本偏爱于氮化钢环。在汽油机高转速的使用条件下，现在轴向高度低的第1道钢环已成为标准零件，在此期间开发的发动机的第1道环超过90%采用氮化钢环，而第2道环大多数采用成本较低的铸铁环，并根据各自的功能要求选择相应的结构型式和工作表面涂层。 在欧洲轿车柴油机，即升功率大于50k W/的高负荷发动机上，第1道压缩环必须使用牌号为52/56的球墨铸铁，第2道环采用牌号为32的调质耐磨灰铸铁。通过采用强化的球墨铸铁（GOE56)或含铬18％铬钢来改善活塞环侧面特别是上侧面的耐磨性。当然，特别是在环轴向高度低的情况下，钢环包含着环槽磨损增大的风险，但是在每种情况下槽和环侧面总磨损量的差异并不大。 在柴油机上，由于活塞环的轴向高度较高，其材料向钢变化的倾向并不明显。这一方面是因为铸铁环和环槽镶圈材料之，间的材料配对非常好，另一方面是因为铸铁材料具有非常良好的加工性。 原则上，商用车柴油机第1道压缩环使用球墨铸铁已有非常丰富的经验，这从球墨铸铁环在欧洲柴油机上占有很高的分额就反映出来了。但是，自从上世纪60年代以来，具有非常低轴向磨损的含铬18％铬钢镀层压缩环在商用车柴油

5-6第六节 气缸润滑

第六节 气缸润滑 柴油机气缸润滑是一个复杂而重要的问题。在大型十字头式柴油机中，气缸润滑是一个独立的润滑系统，其润滑设备、滑油品质以及运转管理均需特殊考虑。在当代柴油机高强化、燃油劣质化的发展中，对气缸润滑提出了更加苛刻的要求。 一、气缸润滑的工作条件 气缸润滑的特殊性首先在于高的工作温度。通常，气缸套上部表面温度约为180~220℃，气缸套下部表面温度约为90~120℃，活塞环槽表面温度根据测量点位置和活塞顶的设计在100~200℃之间。高温会降低滑油粘度，加快滑油氧化变质速度，并使缸壁上的部分油膜蒸发。其次，活塞在往复运动时的速度在行程中部最大，在上、下止点处为零。因此只有在活塞行程中部才有可能实现液体动压润滑，而在上、下止点处则不可能。特别在上止点处，气缸中的温度最高，活塞环对缸壁的径向压力最大，即使滑油能承受这样的高温，也只能保证边界润滑条件。 柴油机使用劣质燃油后给气缸润滑带来了新的 问题。这主要是由于劣质油的高硫分、高灰分、高 残炭值和高沥青值引起的。如前所述，此时会对气 缸造成低温腐蚀、固体颗粒磨损、结炭增多以致引 起活塞环粘着和气口堵塞等故障。另外，活塞顶与 环带部分变形也使气缸润滑的难度增加。 由于上述原因气缸套特别是其上部，很难形成 连续完整的油膜，因而一般在气缸套的上部第一道活塞环上死点对应的位置磨损特别严重。图5-6-1所 示为一台二冲程直流扫气柴油机的气缸套磨损量随 行程变化的规律。该柴油机使用劣质含硫燃油。上 限曲线表示使用低碱值气缸油，下限曲线表示使用高碱性气缸油。由图可见，气缸套最大磨损量均发生在缸套上部。采用高碱性气缸油可大大降低缸套腐蚀量，上、下限曲线间的影线部分可认为系由酸性腐蚀所引起的磨损。 二、气缸润滑的作用和润滑方式 1．气缸润滑的作用 （1）减少摩擦损失和防止气缸套及活塞的过度磨损； （2）带走燃烧残留物和金属磨粒等杂质； （3）帮助密封燃烧室空间； （4）在金属表面形成油膜，可防止燃气与金属接触，以免产生腐蚀； （5）减轻噪声。 2．气缸润滑方式 气缸润滑一般可分为飞溅润滑和气缸注油润滑两种方式。 （1）飞溅润滑 飞溅润滑靠从连杆大端甩出并飞溅到气缸壁上的滑油来润滑，一般不需要专门的润滑装置。气缸滑油与曲轴箱滑油属同一油品且循环使用，在活塞裙部需装设刮油环以便把飞溅到缸壁上的多余滑油刮回曲轴箱。这种润滑方式适用于筒形活塞式柴油机。 （2）气缸注油润滑 气缸注油润滑使用专用的润滑系统及设备（气缸注油器、注油接头），把专用气缸油经缸壁上的注油孔喷注到气缸壁表面进行润滑。其注油量可控，喷注的气缸油不予回收， 国外 图5-6-1 气缸套磨损量随行程变化规律

活塞环基本知识

活塞环基本知识 活塞环是发动机的重要零件之一。活塞环分为气环和油环两种。活塞环的作用：密封气体；均匀分布气缸壁上的润滑油，并防止润滑油窜入燃烧室；导出活塞上的热量；支承活塞，防止活塞直接与气缸壁接触。活塞环工作的好坏直接影响发动机的性能、工作可能性和使用寿命。 1 活塞环的作用 1.1气环的作用 气环起密封气体及导热的作用，其本身具有一定弹力。将环压在缸壁上。当发动机工作时，高压气体进入环槽，一方面将环压紧在环槽上，另一方面环背将更紧密地压在缸壁上起到更好的密封作用。当气体通过第一道环隙窜入第二道时，压力已大大降低。而且第二道环漏泄的气体极少。为了进一步减少摩擦损失，有的发动机只采用一道气环。第二道气环密封任务较轻，而且工作条件较一道好些。为了避免机油窜入燃烧室，所以要求第二道气环除密封气体外，还有一定的刮油作用。 1.2 油环的作用 油环的作用是将一定的润滑油均匀分布在缸壁上，防止润滑油窜入燃烧室并保证活塞环和缸壁的润滑。 油环要刮下缸壁上多余的油,须较大的径向力将环压在缸壁上。由于环背没有气体压力的帮助，故环本身要具有较大的弹力及较小的接触面积，同时刮下的润滑油要能顺利地流回油底壳，所以油环槽背设有回油孔或切口。 2 活塞环的结构分析 2.1活塞环各部分名称，如图1所示。 2.2切口形式 活塞环切口基本上有3种形式：直切口、斜切口和梯形切口，如图2所示。其

中用得最普遍的是直切口。二行程发动机为防止环切口与缸壁上的气口相碰，在切口处用销钉档住，不让环在环槽内转动，如图3所示。 2.3 常用气环断面形状 气环断面形状如图4所示。 矩形环：断面呈矩形，制造简单，广泛采用。 锥形环：将工作面制成小锥度以提高表面接触压力，有利于是磨合密封，并有一定的刮油作用。锥形环用肉眼不一定能看出锥角，所以一定要做标记，不能装反。正确安装应是正锥形，其锥顶向上。 图4 常用活塞环的断面形状 a)矩形 环b)锥面环c)桶面 环d)内切槽环 e)下切槽

活塞环的材料

活塞环的材料 活塞环材料品种繁多、性能各异。选择活塞环的材料要考虑其使用条件、性能要求和环别等因素。一般说内燃机活塞环材料应满足下列要求； 1在高温下具有足够高的机械强度； 2 耐磨且摩擦系数小； 3 不易产生粘着，容易磨合； 4 加工方便，价格便宜。 这样，就要求活塞环材料应具有一定的强度、硬度、弹性、耐磨性（包括贮油性）、耐蚀性、热稳定性和工艺性等。目前，活塞环材料主要是铸铁，随着发动机的强化，出现了从灰铸铁过渡到可锻铸铁和球墨铸铁以及钢材的趋向。常用的材料和性能见表2-1。 表2-1 活塞环常用材料及性能 材料硬度弹性模量 ㎏/mm2许用应力（㎏）推荐使用范 围 工作 应力 安装应力 灰铸铁合金铸铁亚共晶铸 铁 球墨铸铁碳钢马氏体不锈钢奥氏体不锈钢HRB 95~106 HRB 98~108 HRB 98~108 HRB 100~110 HR30N68~72 HRC 38~44 HR30N 59~67 95000 95000 11000 15500 20000 20000 20000 25 25 28 40 50 50 50 50 55 80 100 100 压缩环油 环 压缩环油 环 压缩环油 环 IST IST OIL刮片 环 IST 钢带衬环 许用剪应力200㎏/mm2

活塞环的材料主要是灰铸铁、合金铸铁和球墨铸铁，其材料的成份和性能： 1 灰铸铁：其化学成份按活塞环尺寸大小、铸造方法而变化。含C:3.5-3.75% Si：2.2-2.75% Mn：0.6-0.8% P：0.3-0.8% S：小于0.10%。含少量铬、钼或钒等合金元素，其性能、抗弯强度30㎏/㎝2以上，硬度HRB94-107，弹性系数8000-11000㎏/mm2弹力衰减率（300℃×2小时）在10%以下。 2 合金铸铁：为了改进铸铁的基体组织，在铁水中另加铬、钛、钨、钒、铜、镍等元素即为合金铸铁。其硬度比灰铸铁高、耐热性好、弹力衰退小等优点。 3 球墨铸铁：是将超共晶组织铁水，经镁、铈或钙处理而制成，主要优点是抗弯强度高达80-120㎏/mm2，比普通铸铁高一倍以上。弹性系数高达15000-17000㎏/mm2，受冲击不易破环。 活塞环材料之所以以铸铁为主，主要是因铸铁中含有石墨是优良的固体润滑剂，当活塞环处于临界摩擦或干摩擦的状态下，铸铁材料就显示出其优越的自身润滑性能。 如摩擦或润滑问题，能充分解决的话，钢材也可以用来制造活塞环，近年来还发展半可锻铸铁材料。 2.1 活塞环的一般技术要求 1 化学成分与金相 活塞环广泛使用各种牌号的铸铁。材质是活塞环机械性能与使用寿命的基础，因此在规定范围内合理调整材料成分比例、严格控制造

831第五章 柴油机的润滑 第二节

第二节气缸润滑的工作条件和润滑方式15题 考点1：气缸润滑的工作条件和润滑方式15题 1．气缸润滑的工作条件 首先，气缸润滑的特殊性在于工作温度高。通常，气缸套上部表面温度为180～220℃，缸套下部表面温度为90～120℃，活塞环槽表面温度根据测量点位置和活塞顶的设计在100～200℃之间。 其次，活塞在往复运动时的速度在行程中部最大，在上、下止点处为零。因此只有在活塞行程中部才有可能实现液体动压润滑，而在上、下止点处则不可能。特别在上止点处，气缸中的温度最高，活塞环对缸壁的径向压力最大，即使滑油能承受住这里的高温，也只能保证边界润滑条件。 柴油机使用劣质燃油后对气缸润滑带来了新的问题。这主要是由于劣质油的高硫分、高灰分、高残炭值和沥青值引起的。 2．气缸润滑的作用和方式 （1）气缸润滑的作用 ①减少摩擦损失和防止气缸套及活塞的过度磨损； ②带走燃烧残留物和金属磨粒等杂质； ③帮助密封燃烧室空间； ④在金属表面形成油膜，可防止燃气与金属接触，以免产生腐蚀； ⑤减轻噪声。 （2）气缸润滑的方式 气缸润滑一般可分为飞溅润滑和气缸注油润滑两种方式。 ①飞溅润滑靠从连杆大端甩出并飞溅到气缸壁上的滑油来润滑，一般不需要专门的润滑装置。气缸滑油与曲轴箱滑油属同一油品且循环使用，在活塞裙部需装设刮油环以便把飞溅到缸壁上的多余滑油刮回曲轴箱。此种润滑方式仅适用于中、小型筒形活塞式柴油机。 ②气缸注油润滑使用专用的润滑系统及设备（气缸注油器、注油接头），把专用气缸油经缸壁上的注油孔（一般均布8～12个）喷注到气缸壁表面进行润滑；其注油量可控，喷出的气缸油不予回收，国外称“一次过润滑”（once through）。这种润滑方式能保证可靠的气缸润滑，而且可选择不同质量的气缸油以满足缸内润滑的不同要求。 A1.根据气缸的工作条件，其上部的润滑形式是（）。 A．边界润滑 B．半干润滑 C．半液体润滑 D．液体润滑 C2. 根据气缸工作条件的特殊性，它的润滑形式是（）。 A．边界润滑 B．半干润滑 C．半液体润滑 D．液体润滑 D3.据对使用高硫分燃油直流换气的缸套磨损研究，其最大磨损量多发生在上止点附近的原因是（）。 A．上止点附近发生熔着磨损 B．上止点附近发生磨料磨损 C．上止点附近颗粒磨损 D．上止点附近发生腐蚀磨损 B4.中小型筒形活塞式柴油机使用的飞溅气缸润滑的主要缺点是（）。 Ⅰ.滑油漏泄Ⅱ.滑油易变质Ⅲ.缸壁上滑油过多Ⅳ.滑油进入燃烧室

内燃机缸套-活塞环摩擦学研究回顾与展望

内燃机缸套-活塞环摩擦学研究回顾与展望 西安交通大学张家玺高群钦朱均 摘要:内燃机缸套-活塞环摩擦副是一个典型的摩擦学系统，其中含有多种类型的摩擦和磨损，润滑、摩擦、磨损的相互作用十分显著。其摩擦学性能对提高内燃机的可靠性和耐久性，保证内燃机经济、可靠地工作具有决定性的作用。其摩擦学问题的研究一直是人们关注的热点之一。 关键词：内燃机缸套活塞环摩擦学研究 内燃机中缸套-活塞环摩擦副对内燃机工作性能(动力性、经济性以及稳定性等)和使用寿命有着举足轻重的影响。如何控制好这对摩擦副的摩擦学行为是人们魂系梦牵的事情。由于缸套-活塞环摩擦副的工作条件十分苛刻，经常处于高温、高压和高冲击负荷工作状态。为了解决好这对摩擦副的润滑和抗磨问题，国内外许多汽车工程技术人员，长期以来孜孜以求地投入了大量的研究工作，至今仍在探索。 1 缸套-活塞环摩擦学理论研究概述 从缸套-活塞环研究的历史上看，早期对缸套-活塞环的摩擦学研究主要是求内燃机的摩擦功耗，自Stanton,T.E.1925年发表第一个摩擦力研究结果以来，人们围绕着缸套-活塞环的摩擦及润滑问题做了许多工作，Rogowki,A.R.指出活塞连杆系统的摩擦功耗可占到整个内燃机机械损失的75％，而缸套-活塞环的摩擦功耗又占活塞连杆系统的75％，Ricardo,H. 的研究表明当内燃机以1600r/min转速运转时，活塞连杆系统的损失占机械损失的58％，并指出“对所有内燃机来说，活塞连杆系统的摩擦功耗是机械损耗的最大组成部分，但又是最难准确地定量描述的部分。”最早在点火内燃机上进行摩擦力测量的是美国麻省理工学院的学者们，他们通过研究得出了摩擦力随气体压力升高略有增加的结论。Farobarros,A.T Dyson,A.研究了不同粘度润滑油对摩擦力的影响以及在混合润滑区内减摩添加剂的作用。Wakuri,Y.等人通过对摩擦力的测量和分析，指出贫油对摩擦力有巨大的影响，同时还探讨了环组中活塞环的数目对摩擦力的影响以及缸套-活塞环间油膜厚度随润滑油粘度的变化。Furuhama,s.等人在缸套-活塞环摩擦学特性研究作出了巨大的贡献，他们于70年代末期研制的可动缸测量摩擦力装置，有效地克服了惯性力、气体压力等因素的影响，测得了在整个内燃机工作循环中的摩擦力变化过程，提出了内燃机载荷主要由流体润滑膜承担，而摩擦力主要受混合润滑区域影响的论断，这一点已被后来进一步的理论研究所证实。 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

活塞环的材料

第二章活塞环的材料 活塞环材料品种繁多、性能各异。选择活塞环的材料要考虑其使用条件、性能要求和环别等因素。一般说内燃机活塞环材料应满足下列要求； 1在高温下具有足够高的机械强度； 2 耐磨且摩擦系数小； 3 不易产生粘着，容易磨合； 4 加工方便，价格便宜。 这样，就要求活塞环材料应具有一定的强度、硬度、弹性、耐磨性（包括贮油性）、耐蚀性、热稳定性和工艺性等。目前，活塞环材料主要是铸铁，随着发动机的强化，出现了从灰铸铁过渡到可锻铸铁和球墨铸铁以及钢材的趋向。常用的材料和性能见表2-1。 表2-1 活塞环常用材料及性能 材料硬度弹性模量 ㎏/mm2 许用应力（㎏）推荐使用范围工作应力安装应力 灰铸铁 合金铸铁亚共晶铸铁 球墨铸铁 碳钢 马氏体不锈钢奥氏体不锈钢HRB 95~106 HRB 98~108 HRB 98~108 HRB 100~110 HR30N68~72 HRC 38~44 HR30N 59~67 95000 95000 11000 15500 20000 20000 20000 25 25 28 40 50 50 50 50 55 80 100 100 压缩环油环 压缩环油环 压缩环油环 IST IST OIL刮片环 IST 钢带衬环 活塞环的材料主要是灰铸铁、合金铸铁和球墨铸铁，其材料的成份和性能： 1 灰铸铁：其化学成份按活塞环尺寸大小、铸造方法而变化。含C:3.5-3.75% Si： 2.2-2.75% Mn：0.6-0.8% P：0.3-0.8% S：小于0.10%。含少量铬、钼或钒等合金元素，其性能、抗弯强度30㎏/㎝2以上，硬度HRB94-107，弹性系数8000-11000㎏/mm2弹力衰减率（300℃×2小时）在10%以下。 2 合金铸铁：为了改进铸铁的基体组织，在铁水中另加铬、钛、钨、钒、铜、镍等元素即为合金铸铁。其硬度比灰铸铁高、耐热性好、弹力衰退小等优点。 3 球墨铸铁：是将超共晶组织铁水，经镁、铈或钙处理而制成，主要优点是抗弯强度高达80-120㎏/mm2，比普通铸铁高一倍以上。弹性系数高达15000-17000㎏/mm2，受冲击不易破环。 活塞环材料之所以以铸铁为主，主要是因铸铁中含有石墨是优良的固体润滑剂，当活塞环处于临界摩擦或干摩擦的状态下，铸铁材料就显示出其优越的自身润滑性能。 如摩擦或润滑问题，能充分解决的话，钢材也可以用来制造活塞环，近年来还发展半可锻铸铁材料。 2.1 活塞环的一般技术要求 1 化学成分与金相 活塞环广泛使用各种牌号的铸铁。材质是活塞环机械性能与使用寿命的基础，因此在规定范围内合理调整材料成分比例、严格控制造型与浇铸工艺来确保活塞环具有符合设计要求的最佳金相组织。 2 热处理 采用适当的热处理方法，以调整活塞环的金相组织及消除加工应力。 3 刚度 活塞环是一个刚度差的弹性零件，加工时必须合理安排工艺流程、注意装夹方法，以保 许用剪应力200㎏/mm2

04第三章活塞环的设计

第三章活塞环的设计 内燃机的性能与活塞环的设计息息相关。目前世界上活塞环设计已进入标准化系列化时代。 3.1 活塞环的设计原则 根据活塞环的作用和工作条件，活塞环的设计应满足如下要求： 1 有适当的弹力，以利初始密封； 2 有较高的机械强度和热稳定性好； 3 易磨合且有足够的耐磨性和抗结胶能力； 4 加工工艺简单，成本低廉。 活塞环设计采用弹性弯曲理论，综合考虑环装入活塞的张开应力和环在气缸中的工作应力。根据这些应力的最佳比例和环材料的强度和弹性模量，实际环的自由状态开口距离为2.5～3.5倍的环径向厚度，环直径/径向厚度之比在22～34之间。 经长期设计经验之积累和广泛的发动机运转测试，得出了压缩环、油环和环槽设计参数的推荐范围，如表3-1～3-4所示的数据，给活塞环设计提供一个全面的指南。 表3-1 气环侧隙 环直径间隙 顶环第二和第三道环 76~178mm ＞178~250mm ＞250~405 mm ＞405~600mm ＞600mm 0.064/0.114 mm 0.076/0.127 mm 0.102/0.152 mm 0.152/0.216 mm 0.152/0.229 mm 0.038/0.089 mm 0.064/0.114 mm 0.076/0.127 mm 0.127/0.191 mm 0.127/0.203 mm 表3-2 油环侧隙 环直径间隙 76~178 mm ＞178~250 mm ＞250~405 mm ＞405~600 mm ＞600 mm 0.038/0.089 mm 0.064/0.114 mm 0.076/0.127 mm 0.127/0.191 mm 0.127/0.203 mm 表3-3 闭口间隙 发动机型式单位缸径的闭口间隙 水冷 风冷及两冲程 0.003/0.004 0.004/0.005表3-4 侧面光洁度 活塞环直径侧面光洁度CLA ≤178 mm ＞178~405 mm ＞405~920 mm 最大0.4μm 最大0.8μm 最大1.6μm

气缸磨损的原因和预防方法

气缸磨损的原因： 1.润滑不良: 发动机启动后，活塞环会在气缸壁上布油，由于气缸上部的润滑条件较差，不宜形成良好的油膜，使气缸上部与活塞环形成干摩擦，造成气缸磨损。 2.酸性物质造成的腐蚀: 汽油中均含有一定比例的硫，由于燃烧而产生氧化物，同生成物中的水结合成硫酸蒸气，它们冷凝后与缸壁接触，产生腐蚀作用。腐蚀越严重，磨损也就越严重。 3.高压造成的机械磨损: 发动机工作时，活塞环在自身弹力和气体压力作用下，紧压在气缸壁上。当活塞在气缸中往复运动时，由于相对磨擦而产生机械磨损，其磨损的程度取决于活塞环作用于气缸壁上的正压力的大小。 4.磨料磨损: 当进人气缸的空气中夹有尘土或润滑油中含有杂质时，将产生磨料磨损。

一般地说，气缸的冷却、润滑条件对磨损起决定性作用，但汽车的使用条件和保养、修理质量也对磨损起作用。 减少气缸磨损的主要措施 气缸的磨损主要发生在某些不良条件下，因此要尽量避免。 减少气缸磨损的主要措施如下:

1）发动机的起动尽量做到“少、慢暖”。 “少”即起动不宜频繁，“慢”即起动后先低速运转，“暖”即待发动机温度正常后才起步。 2）运行中保持发动机正常工作温度。 因温度过低对气缸有腐蚀磨损，温度过高则润滑油变稀、润滑不良，易产生粘着磨损。保持发动机适当温度的方法：除正确使用水箱百叶窗外，还需检查节温器工作是否正常。有的驾驶员随意拆除车辆节温器，结果造成气缸腐蚀性磨损严重。 3 )行驶时。 应当低挡起步、合理装载、中速行驶、平顺操作。发动机长时间超负荷工作，易出现润滑不良，加剧气缸磨损，产生粘着磨损，严重的出现“拉缸”。采取上述操作法，不仅行车安全，而且有效地延缓了发动机磨损。技术熟练、责任心强的驾驶员往往能做到20-30多万km无大修。 4）确保发动机润滑良好。 经常检查机油的数量和质量，及时清洗机油滤清器。 5 )发动机不宜长时间、小油门空转。 因燃油在燃烧不充分的条件下，产生大量的酸性物质，造成气缸腐蚀磨损严重。 日常维护方面的措施 1)定期更换空气滤芯。 空气中的灰尘是造成气缸磨料磨损的主要原因，不按规定对空气滤芯进行定期清洗和更换将大大缩短发动机的使用寿命。特别应注意空气滤芯安装后气道的密封。 2)确保发动机润滑良好。 驾驶员除坚持定期检查机油，做好补给、更换工作外，还必须正确选用机油。机油的质量等级应符合技术要求，粘度要适宜，太稀则润滑不易保证，易产生粘着磨损，太稠则流动不畅，易产生于摩擦。在冬夏换季时，要及时更换机油。

活塞环的材料

第二章活塞环得材料 活塞环材料品种繁多、性能各异。选择活塞环得材料要考虑其使用条件、性能要求与环别等因素。一般说内燃机活塞环材料应满足下列要求; 1在高温下具有足够高得机械强度; 2 耐磨且摩擦系数小; 3 不易产生粘着,容易磨合; 4 加工方便,价格便宜。 这样,就要求活塞环材料应具有一定得强度、硬度、弹性、耐磨性(包括贮油性)、耐蚀性、热稳定性与工艺性等。目前,活塞环材料主要就是铸铁,随着发动机得强化,出现了从灰铸铁过渡到可锻铸铁与球墨铸铁以及钢材得趋向。常用得材料与性能见表2-1。 表2-1 活塞环常用材料及性能 材料硬度弹性模量 ㎏/mm2 许用应力(㎏) 推荐使用范围工作应力安装应力 灰铸铁 合金铸铁亚共晶铸铁 球墨铸铁 碳钢 马氏体不锈钢奥氏体不锈钢HRB 95~106 HRB 98~108 HRB 98~108 HRB 100~110 HR30N68~72 HRC 38~44 HR30N 59~67 95000 95000 11000 15500 20000 20000 20000 25 25 28 40 50 50 50 50 55 80 100 100 压缩环油环 压缩环油环 压缩环油环 IST IST OIL刮片环 IST 钢带衬环 活塞环得材料主要就是灰铸铁、合金铸铁与球墨铸铁,其材料得成份与性能: 1 灰铸铁:其化学成份按活塞环尺寸大小、铸造方法而变化。含C:3、5-3、75% Si:2、2-2、75% Mn:0、6-0、8% P:0、3-0、8% S:小于0、10%。含少量铬、钼或钒等合金元素,其性能、抗弯强度30㎏/㎝2以上,硬度HRB94-107,弹性系数8000-11000㎏/mm2弹力衰减率(300℃×2小时)在10%以下。 2 合金铸铁:为了改进铸铁得基体组织,在铁水中另加铬、钛、钨、钒、铜、镍等元素即为合金铸铁。其硬度比灰铸铁高、耐热性好、弹力衰退小等优点。 3 球墨铸铁:就是将超共晶组织铁水,经镁、铈或钙处理而制成,主要优点就是抗弯强度高达80-120㎏/mm2,比普通铸铁高一倍以上。弹性系数高达15000-17000㎏/mm2,受冲击不易破环。 活塞环材料之所以以铸铁为主,主要就是因铸铁中含有石墨就是优良得固体润滑剂,当活塞环处于临界摩擦或干摩擦得状态下,铸铁材料就显示出其优越得自身润滑性能。 如摩擦或润滑问题,能充分解决得话,钢材也可以用来制造活塞环,近年来还发展半可锻铸铁材料。 2、1 活塞环得一般技术要求 1 化学成分与金相 活塞环广泛使用各种牌号得铸铁。材质就是活塞环机械性能与使用寿命得基础,因此在规定范围内合理调整材料成分比例、严格控制造型与浇铸工艺来确保活塞环具有符合设计要求得最佳金相组织。 2 热处理 采用适当得热处理方法,以调整活塞环得金相组织及消除加工应力。 3 刚度 活塞环就是一个刚度差得弹性零件,加工时必须合理安排工艺流程、注意装夹方法,以保证加工时工件具有足够得刚度,达到尺寸、形状与粗糙度要求。 许用剪应力200㎏/mm2

活塞环与缸套的润滑

活塞环与缸套的润滑 1.内燃机润滑的特殊性 内燃机与其它机械相比，润滑的特殊性有： ①快速往返运动； ②小型、轻量，为达到大的输出功率且滑动面负荷大； ③滑动面温度高，由于输出功率的限制，润滑油要有耐热性； ④受温度分布变化，热应力限制； ⑤缸壁供油过多油耗过大； ⑥尽量减少摩擦面高温燃气产生有害成分含量的排放。 2.润滑摩擦及磨损机构 2.1固体摩擦图1固体磨擦面的实际接触面积 图1为固体摩擦面的实际接触情况，它是凸出部分相互接触，在接触面A处造成非常大的应力，开始摩擦付双方可能产生塑性变形，当应力大时也可能折断，当温度升高至低熔点一方的熔点时，两面会产生胶粘。……结果是固体摩擦刚一出现，虽然速度，载荷一定（没有变化），摩擦系数发生了变化。……铸铁材料石墨多孔性可含油，熔点高的材料耐磨性高。 图1固体摩擦面的实际接触面积 2.2滑动面的液体润滑 W正压力（载荷）；μ油黏度 P油压； U相对运动速度 H1油膜厚；d W正压力负荷 F 摩擦力 图3强力附着在金属面上脂肪饱和酸的分子与极性原子团的模型 2.3边界润滑（略） 2.4实际摩擦状态

图4为各种摩擦状态的摩擦系数，图中W正压力，μ 粘度，U相对运动速度。图中曲线1-2：液体润滑摩擦状 态，摩擦系数低。直线3-4：摩擦付之间润滑油流失。但 摩擦面上吸附一层极性原子团COOH1，其上粘有饱和脂肪 酸，此时摩擦系数介于液体摩擦与固体干摩擦之间，是 由液体润滑摩擦变成固体干摩擦的中间边界摩擦状态。 直线5-6；固体干摩擦，摩擦面在边界摩擦状态下，由 于油膜的破坏，继续摩擦造成摩擦力增大，温度升高， 使得极性原子团COOH1，及粘有饱和脂肪酸脱离摩擦面， 完全形成干摩擦，使摩擦付双方金属直接接触，摩擦系 数变成摩擦付的最大值。 3.活塞环油膜的形成 3.1活塞环润滑的特殊性 图3.5活塞环动面磨合过程（轴向放大）图3.6作用于环的力 图3.5活塞环滑动面磨合过程，图3.6作用于环的力。 3.2滑动面的形成。 e = B′/1000 式中e塌边量（译者注；指磨合后波峰被磨去部分出现的凸度高，参见图3.5磨合完全部分，e指图中尺寸c）B′实际幅度（译注：此处不宜译为厚度，以免与径向厚度相混，参见图3.5，图3.6指测量处实际磨合的轴向环高尺寸，图3.5中B′=3mm。） 环与缸套滑动接触面中央的最小油膜厚h2，楔形油两端进出口处油膜厚h1。h1/h2=2 3.3滑动面的做用力 作用在活塞环上的力参见图6

活塞环表面处理

活塞环表面处理 1.环表面处理的变迁 镀硬铬环已使用半个多世纪，它与非表面处理比较，其耐磨性、耐熔着磨损性有了飞跃的改善。现在活塞环生产中有60%以上的经镀硬铬的表面处理。 火焰喷涂活塞环始于1960年代，当内燃机高功率化，活塞环镀硬铬开始不适应，热负荷高的内燃机从1970年代开始用喷镀环。钼、合金、碳化物等喷涂应用于活塞环。 1980年代初开发了氮化，80年代中期开发了复合分散镀。80年代后期开发了PVD，TiN涂层用于活塞环，90年开始开发PVD CrN涂层，PVD陶瓷涂覆表面处理新技术、期待今后更大的发展。 2.电镀 2.1镀硬铬 在活塞环的表面处理中，镀硬铬为历史最长久，镀层厚度5-300μm比装饰铬0.1-5.0μm厚得多，硬铬镀层特点为： ①Hv800-1000耐磨。 ②摩擦系数低。 ③熔点1890℃耐熔着磨损性好。 ④耐蚀性好，耐腐蚀磨损性强。 图7.1为铸铁镀铬顶环与铸铁非表面处理的顶环和缸套匹配使用，顶环闭合间隙增大值和缸套磨损量比较，从图7.1看出镀硬铬环有优良的 图7.1镀硬铬环的影响图7.2环的镀铬处理 耐磨性和对缸套好的减磨性。 图7.2为镀铬处理，环在镀槽中的放置和处理方法。图7.3 为镀铬环断面的金相组织。镀铬废水处理应控制有害6价铬的含量。

图7.3镀铬环断面的金相组织 2.2镍基复合分散镀 表7.1分散镀的基质与分散微粒 复合分散镀是用固体微粒（分散粒子）与基质金属形成的复合镀层。 选用分散粒子使镀层具有耐磨，耐蚀，自润滑等优良性能。分散粒子有氮化物、碳化物、氧化物、氟化物、硅化物等见表7.1表7.2。镍基分散镀的细颗粒，Si3N4、Sic 、TiC 、TiC 、Cr3C2相比较可看出Si3N4有优良的抗熔着磨损性能，TiN、 TiC 、Si3N4有良好的耐磨性能，它们都比镀铬层优越。

活塞环热处理工艺

活塞环热处理工艺 随着现代发动机向高转速、高负荷、低排放方向发展，在对活塞环的材料提出越来越高要求的同时，对表面处理也提出了更高的要求，活塞环材料的时效、调质、气体氮化、离子氮化及渗陶处理工艺应用越来越广。 活塞环是发动机的核心零部件之一，其在发动机中的主要作用在于密封、传热、控油润滑和支承，因此，活塞环材料应具有适合的强度、硬度、弹性和抗疲惫性能，优良的耐磨性、耐热和耐蚀性能。随着现代发动机向高转速、高负荷、低排放方向发展，在对活塞环的材料提出越来越高要求的同时，对表面处理也提出了更高的要求，越来越多的热处理新技术已经或者正在被应用于活塞环的热处理，如离子氮化，表面渗陶、纳米技术等。 我公司活塞环的热处理从对普通合金铸铁活塞环的时效往应力、球墨铸铁活塞环的调质，多元合金铸铁活塞环的调质发展到钢环的气体氮化、铸铁环的离子氮化及活塞环表面浸渗陶瓷复合处理。本文主要就这些活塞环的热处理工艺作扼要介绍。 时效往应力处理 活塞环属于薄壁件，除铸造内应力外，在金加工过程中还存在加工应力。而活塞环产品一般对挠曲度要求不大于0.06mm，如不经过期效处理，这一指标靠加工控制是很难达到的，有时即使大大降低加工切屑速度也无法满足要求。而假如使用时效处理，在不降低生产效率的基础上还能消除加工过程中产生的环体挠曲变形，确保环体挠曲度符合技术要求。 固然如此，因活塞环环体较薄，在时效过程中，活塞环开口部位会由于整个环体应力开释而出现收缩现象，如收缩过大，则会造成成品环漏光等缺陷。在生产过程中，我们通过大量的对比试验，针对不同材料的环体采用不同的时效工艺，既消除了活塞环的挠曲题目，又避免了活塞环的漏光缺陷，确保了产品的质量。本公司采用的时效工艺为：500℃ 580℃×1.5 2.5h。 退火、调质处理 1、退火处理 为确保活塞环铸造毛坯的内在质量，球铁环和多元合金铸铁环多采用单体双片铸造工艺进行生产。毛坯铸态组织硬度较高，割片加工难度较大，需对铸态毛坯进行退火处理。

气缸润滑脂选用知识

气缸润滑脂选用知识 气缸又叫电磁阀、气动阀、气动执行器。随着工业自动化设备的发展，气缸的应用越来越广泛。在推进工业自动化的进程中，气缸起到了很重要的作用。同时，随着科学技术的进步，对于气缸的要求也在不断提高。主要体现在速度、精准度和寿命上。 气缸又分为普通气缸、典型气缸、机械接触式气缸、无杆气缸、磁性无杆气缸、齿轮齿条式摆动气缸等等。在使用的过程中，其内部的活塞在不断的进行着循环往运动，与气缸内壁不停的摩擦产生热量。在压缩空气的同时也在产生热量。在这样的情况下，必须对活塞上的密封圈进行润滑，减缓密封圈的磨损和保持密封圈的密封性来增加气缸的使用寿命。所以润滑在气缸的使用过程中是至关重要的。 选择一款合适的润滑剂是制作一个性能优异的气缸必不可少的条件，气缸的润滑不好，最常见的问题就是漏气，漏气会导致气缸动力不足甚至完全失效。这个问题通常是由气缸的密封圈引起的。那么如何选用一款合适的气缸密封圈润滑脂呢，我们需要注意以下几点： 1、润滑脂的橡塑兼容性：密封圈一般由丁晴橡胶、硅橡胶、氟橡胶制成，如果选用润滑脂不恰当容易使油脂里面的一些化学成分与橡胶件发生反应，造成密封圈老化、变形、变硬、龟裂、加剧密封圈的磨损。比如丁晴橡胶的密封圈不宜使用含硫的润滑脂；硅橡胶的密封圈不宜使用含硅的润滑脂；氟橡胶虽然化学惰性性好，不易发生化学反应，但是价格昂贵，若能使用氟素润滑脂进行润滑可以使它的使用寿命和润滑效果达到最好。 2、润滑脂的低温性能：因为很多气缸要在低温环境下工作启动，这就要求润滑脂需要有良好的低温性能，在低温环境下油脂的粘度变化不大，不会过多的增加气缸的启动力矩。一般要求做到在-40℃时不影响气缸的正常工作启动。 3、润滑脂的高温性能：气缸在工作的过程中会产生高温，如果高温性能不好，容易出现润滑脂变稀从密封圈上流失或者直接变干的情况，失去润滑效果，加剧密封圈的磨损。所以好的气缸润滑脂要做到再高温200℃的情况下不易干，不易流失，能正常起到润滑作用。 4、选用长寿命的润滑脂：气缸在使用过程中不易更换油脂，特别是一些小型气缸还需要做到终生润滑。而气缸工作时温度变化又很大，经常是低温启动，高温运行。这就要求润滑脂一定要在满足上述其他条件的情况下还需要有长的使用寿命，不容易发生变质，保证长效润滑，以满足气缸长时间的正常运行。

气缸使用原理

气缸 1 概述 1.1气缸的分类 普通气缸的结构组成见图42.2-1。主要由前盖、后盖9、活塞6、活塞杆4、缸筒5其他一些零件组成。 气缸的种类很多。一般按压缩空气作用在活塞面上的方向、结构特征和安装方式来分类。气缸的类型及安装形式见表42.2-1、2。 图42.2-1普通气缸 1—组合防尘圈；—前端盖；3—轴用Y X密封圈；4—活塞杆；5—缸筒； 6—活塞；7—孔用Y X密封圈；8—缓冲调节阀；9—后端盖

1.2气缸的工作原理 1. 2.1 单作用气缸 单作用气缸只有一腔可输入压缩空气，实现一个方向运动。其活塞杆只能借助外力将其推回；通常借助于弹簧力，膜片张力，重力等。 其原理及结构见图42.2-2。 图42.2-2 单作用气缸 1—缸体；2—活塞；3—弹簧；4—活塞杆； 单作用气缸的特点是： 1）仅一端进（排）气，结构简单，耗气量小。 2）用弹簧力或膜片力等复位，压缩空气能量的一部分用于克服弹簧力或膜片张力，因而减小了活塞杆的输出力。 3）缸内安装弹簧、膜片等，一般行程较短；与相同体积的双作用气缸相比，有效行程小一些。 4）气缸复位弹簧、膜片的张力均随变形大小变化，因而活塞杆的输出力在行进过程中是变化的。 由于以上特点，单作用活塞气缸多用于短行程。其推力及运动速度均要求不高场合，如气吊、定位和夹紧等装置上。单作用柱塞缸则不然，可用在长行程、高载荷的场合。 1.2.2 双作用气缸 双作用气缸指两腔可以分别输入压缩空气，实现双向运动的气缸。其结构可分为双活塞杆式、单活塞杆式、双活塞式、缓冲式和非缓冲式等。此类气缸使用最为广泛。 1）双活塞杆双作用气缸双活塞杆气缸有缸体固定和活塞杆固定两种。其工作原理见图42.2-3。

气缸修理,活塞和活塞环的选配

气缸修理，活塞和活塞环选配 1、气缸磨损的检测，即圆度误差和圆柱度误差的计算，请参考上篇文章，网址如下： 、气缸磨损超过允许限度后或缸壁上有严重的刮伤、沟槽和麻点，均应将气缸按修理级别镗削修理，并选配与气缸相符合加大尺寸的活塞及活塞环，以恢复正确的几何形状和正常的配合间隙。 常见轿车发动机气缸修理级别（尺寸）。桑塔纳车型气缸修理尺寸分为3级，它是在气缸直径标准尺寸的基础上，每加大为一级，逐级递增至，如+、+，详见表 注意发动机在更换活塞和缸套时，只要有一个气缸需要镗、珩磨或更换湿式缸套，其余 各缸应同时更换，以保持发动机各缸工作的一致性。 配合间隙活塞裙部测量 3、修理尺寸的选择 气缸的修理尺寸可按下式进行计算: 修理尺寸=气缸最大直径+镗、珩磨余量（镗、珩磨余量一般取。） 计算出的修理尺寸应与修理级数相对照，如果与某一修理级数相符，可按某级数修理; 如与修理级数不相符，比如计算出的修理尺寸在两级修理级数之间，则应按其中大的修理级 数进行气缸的修理。 4、镗缸 镗缸是对干式缸套过度磨损比较常见的修理方法。湿式缸套主要以更换活塞气缸套组方 式进行修理。

镗削量的计算。当气缸的修理级数确定后，即可选配同级活塞,然后根据活塞直径和气缸直径计算镗削量。活塞与气缸配合间隙,磨缸余量为镗削量可按下式进行计算:镗削量=活塞裙部最大直径-气缸最小直径+活塞与气缸配合间隙-磨缸余量 例如:桑塔纳轿车发动机气缸第一次需要镗、珩磨，第1级修理尺寸的活塞尺寸为,气缸最小直径为，活塞与气缸配合间隙,磨缸余量为那么镗削量为: 镗削量根据量缸测量结果，确定加大扩缸修理尺寸。 根据修理尺寸选定同尺寸的活塞，同组的活塞重量、尺寸应一致，按下式进行确定气缸的镗削量:镗削量=活塞裙部最大直径气缸最小直径+活塞与气缸配合间隙磨缸余量测量选用的活塞的精确直径尺寸，根据配缸间隙，留出粗镗、精镗加工余量及珩磨余量，确定起镗尺寸，初镗进刀量一般在。 粗镗——留精镗加工余量为。 精镗——留珩磨余量为。 珩磨——达到规定尺寸及表面粗糙度。 清洗——将缸体仔细清洁，然后将配对的活塞放进气缸中推行检查配合情况，最后将气缸内涂润滑油防锈 在珩磨后，缸壁表面粗糙度Ra值不大于μm,在缸套表面形成均匀-致的凸凹痕迹(缸壁的表面有60°可见网纹，缸壁呈泛灰蓝色)，气缸的圆度误差应不大于,圆柱度误差不大于;同时要保证气缸与活塞之间的配合间隙。 在珩磨过程中要随时注意检查气缸的尺寸。一般用量缸表或用活塞试配加工尺寸变化情况。但应注意，加工过程中所产生的切削热量，可能影响到气缸直径的变化，测量时要考虑这一因素,用活塞试配要在珩磨加工结束半小时以后进行。活塞与气缸配好后，应在活塞顶上打好缸号，以防装配时错乱。 活塞的选配 当气缸的磨损超过规定值及活塞发生异常损坏时，必须对气缸进行修复，并且要根据气缸的修理尺寸选配活塞。选配活塞时要注意以下几点： ① 选用同一修理尺寸和同一分组尺寸的活塞。 活塞裙部的尺寸是镗磨气缸的依据，即气缸的修理尺寸是哪一级，也要选用哪一级修理尺寸的活塞。由于活塞的分组，只有在选用同一分组活塞后，才能按选定活塞的裙部尺寸进行镗磨气缸。

高温柴油机活塞环和缸套摩擦学的发展

高温柴油机活塞环-缸套摩擦学的发展 摘要 Adiabatics公司在美国陆军坦克车和军备司令部的支持下，研究了在低散热柴油机的滑动接触面使用类金刚石薄膜和钛酸铁的可行性。类金刚石一直是滑动接触摩擦面的优选材料，摩擦损失的明显减少将会提高发动机的效率[1]。已经存在多种应用类金刚石薄膜的技术。本文调查了这些技术中的几种以及它们将来在汽车内燃机上的应用。我们重点研究在军用低散热柴油机上类金刚石的使用，这种柴油机的运行温度和运行压力比常规柴油机的要高。然而，也有将这种薄膜技术直接转移到汽车柴油机或汽油机上的。本文展示了对不同种类的类金刚石薄膜之间试验现象的研究，以及它们在内燃机上的适用性。 引言 随着未来的发展，军用柴油机有望不断地传输更高的功率密度。从这一发展中，用于军用发动机的技术可能也适用于商用高输出发动机。人们在努力地逐步改善高输出柴油机的发展，实施一些关键技术，比如，低散热设计，改进燃油喷射系统，材料和包装设计。我们大部分投入在新材料和低散热摩擦学的考量上。特别地，我们重点研究气缸与活塞环的接触面。未来军用柴油机的目标是使第一环逆转温度在370℃附近变化，以及将油底壳温度控制在205℃左右。这两种温度比商用柴油机的二倍还要高。由于温度会加速磨损，对于军用发动机来说，典型的解决措施是安装类金刚石薄膜以及安装相配合的钛酸铁，这些措施预计能成为适用于商用车的发动机技术。在我们今天所展示的工作中，使该技术商业化是主要目的。 在军用柴油机领域过去的工作中，发展了一种技术：在气缸内壁上喷涂钛酸铁来改善缸内的摩擦和提高耐磨性。钛酸铁陶瓷涂层应用于低温凝胶过程。早期，我们集中于在缸孔配合面上使用钛酸铁涂层，通常是用70%到80%的钼或二硫化钼喷雾喷在活塞环涂层上，再采用Cr2O3进行后处理过程，这项技术在Adiab atics公司已经很成熟。然而，生产这种活塞环所带来的大量的额外费用使它不能进入市场，因为市场致力于形成合理的最低成本。因此，在90年代末，我们开始认真考虑在活塞环上镀类金刚石薄膜。在此，我们要展示如何通过在柴油机上使用类金刚石薄膜来优化摩擦学的运行参数。关于未来的军用高输出低散热柴油机，还必须考虑到其他的工作. 类金刚石与配合表面的选择 我们最先试验的是商业上大量生产的类金刚石薄膜。这种薄膜应用于离子镀膜法，也被称作离子镀膜型的类金刚石。当超出了由脂质酸和多元醇制成的合成润滑剂的临界温度以后，这种膜就会使常规的活塞环涂层上的摩擦大量减少。两种摩擦的比较如图1a所示。在本文中，活塞环的二硫化钼涂层被称为基准涂层。当在钛酸铁缸孔内运行时，很明显，类金刚石薄膜将产生比二硫化钼涂层低得多