内燃机活塞环开口重叠摩擦机理分析.doc

内燃机活塞环开口重叠的摩擦机理分析内燃机活塞环开口重叠的摩擦机理分析第26卷第1期2006年1月摩擦学学报TRlBOLOGYVol26,No1Jan,2006内燃机活塞环开口重叠的摩擦机理分析余志壮,董光能,戴旭东,谢友柏(,陕西西安710049;,上海210030)摘要:根据曲轴扭矩传递原理得到了相关数学模型,进而计算了连杆轴颈偏转和活塞往复转动;在考虑燃气压力,往复惯性力和流体摩擦力,以及转动摩擦阻力矩,转动惯性力矩和气体摩擦力矩作用的基础上,提出了活塞环随活塞同步转动的判别条件,:在内燃机工作循环中,连杆轴颈的正,负偏转引起活塞往复转动,在燃气爆发位置附近产生最大偏转和转动幅值;在少量曲轴转角区间内附着力矩小于转动阻力矩,此时活塞环不能与活塞保持同步而是与活塞之间发生相对转动;第二气环转动角度大于第一气环,当2个气环的开口转到相同位置时,:内燃机;活塞环;开口重叠;摩擦机理中图分类号::A文章编号:1004—0595(2006)01—0064—04活塞环是发动机的关键零件,,,对运转一定周期后的内燃机进行检查时常常发现2个气环的开口位置重叠在一起,这种现象在工程实际中称为活塞环的"对口".活塞环的开口一旦重叠,即形成最短的气流通道而造成窜气量增加,气缸压力下降,内燃机动力性,经济性降低,,,我们借助于内燃机摩擦学领域已经取得的研究成果口叫],从机理上进行了深入的研究和分析,,,第2缸连杆轴颈在相邻侧的末端受到圆周力F(如图1所示),F由下式得出:F一(户州一)【sinsin2)(1)式中:P是燃气压力;R是活塞半径;是活塞质量Fig1Circumferentialforceontheendofcrankpin图1连杆轴颈末端的圆周力与活塞销质量之和;9是曲柄转角;是曲柄半径与连杆长之比;;在F形成的力矩作用下,:一嚣+(2)式中:L是连杆轴颈长度;r是曲柄半径;E是弹性模量;L厂是惯性矩;G是抗扭刚度;:教育部科学技术研究重点项目资助(105065)}国家自然科学基金资助项目(50175088).收稿日期;2005—02—28}修回日期:2005—05—151联系人谢友柏,e—mail:作者简介:谢友柏,男,1933年生,教授,博导,中国工程院院士,:,,两表面间作用力矩达到最大值,该作用力矩称为活塞环对活塞的附着力矩,以表示:一f(F一F厂F,)(3)式中:D是气缸直径;H是活塞环宽度;f是摩擦系数;F是活塞环上,下侧面气体压力之差;F是活塞环往复惯性力;F,:Fg:pllrH(D--H)一户27rCd(D—Cd)(4)式中:C是环岸与缸壁的间隙;P,,二气环之间的压力,,当Pg?Pa时,P1一声g,P2=Pa;当Pg<Pa时,P1=Pa,P2一P;对于第二环,当户d?,P1=pa,P2一夕.;当Pd<,Pl—po,,(cos2cos2~o)(5)式中:m,是活塞环质量;』(r^1+2)dA+(roA+口).(6)针对式(6),先求解平均Reynolds方程](^.j+(^.Oyj一6(Oy+)+120hT(7)再计算式(6)中的各项:r^1=一(,+)+吉.~iph差(8)^+.V,.(~iph一)差(9)A一.(口).AF{aJ(10