基于声发射缸套—活塞环润滑状态的研究

【摘要】声发射技术作为一种新型动态无损检测方法,由于可以有效的检测出材料中的诸如裂纹扩展、弹塑性变形以及其它形式损伤所发出的瞬态弹性波,进而完成材料的状态监测和缺陷的预报,因此在实时监测中具有广阔的应用前景。内燃机组件中缸套-活塞环之间的润滑特性对于发动机性能和寿命起着至关重要的作用。良好的润滑可减小缸套-活塞环之间的摩擦,减少能源消耗,同时可以有效的避免缸套-活塞环间的异常磨损。然而润滑是一个发生在两个摩擦表面之间的动态过程,难以直接在线测量,因此引入声发射技术对缸套-活塞环之间润滑状态进行动态监测具有重要意义。本文主要目的是：利用声发射技术研究缸套-活塞环一个工作循环内的声发射变化规律,并建立声发射信号与润滑状态之间的关系。本文选用缸套-活塞环往复实验机为研究对象,引入曲柄转角传感器,建立不同工况下往复实验机一个工作循环内的声发射信号变化特征；通过傅立叶变换等方法对采集到的声发射信号进行去噪和提取；通过改变缸套-活塞环间的法向载荷和相对运动速度来分析声发射信号特征参数随载荷、速度的变化关系,建立声发射信号与润滑状态之间的关系；并通过断油实验,对故障进行分析和判断。结果表明,在不同载荷和转速下,往复实验机一个周期的声发射信号成“双驼型”形变化,在往复实验机的上下止点位置声发射信号最小,在行程中点附近声发射信号最大。通过分析得出：在本文实验工况下,缸套-活塞环均处于边界润滑状态。并且通过断油实验发现：在缸套-活塞环拉缸时,声发射信号会急剧增加,通过分析声发射信号可以推断发生故障的部位。证明了在本文实验工况下,声发射信号大部分来自于缸套-活塞环表面的弹塑性变形、裂纹的形成和扩展。最终通过对比分析,发现声发射信号特征参数RMS和绝对能量能够很好的反映润滑状态,可以作为缸套-活塞环之间润滑状态的评价参数。
【作者】沈宇龙；
【导师】程东；董文仲；
【作者基本信息】大连海事大学，船舶与海洋工程，2014，硕士
【关键词】声发射；缸套-活塞环；润滑状态；

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