基于超声波技术的活塞销润滑研究

基于超声波技术的活塞销润滑研究

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作者：Akitoshi Takeuchi et al

编译：罗涛

采用超声波技术,研究了发动机在低转速下活塞销与销座之间的润滑条件及油膜层的形成过程。发射到润滑表面的超声波在油膜中进行多次反射，表面边界的反射波回波高度取决于油膜厚度以及与固体的接触面积。试验所用的筒状活塞销为22mm，其表面的粗糙度很低,活塞销中有一个用于放置超声探头的通孔,径向活塞销与销座之间的间隙约为4.5μm,超声探头的中心频率为5MHz。试验所用的4缸发动机曲轴由一台5.5kW的电动机驱动,驱动转速分别为100r/min和300r/min,电涡流位移传感器用来检测活塞的上止点,热电偶用于测量气缸温度,试验装置如图1所示。

试验结果表明,在电涡流位移传感器转速为100r/min时,做功冲程中探头位置在300°处的油膜厚度大于30°处的油膜厚度,这是由于连杆的右侧拉力造成的。但是,这两处的油膜厚度均高于静态试验下的油膜厚度,即油膜最薄的区域在活塞销座的右侧。活塞从上止点到下止点的过程中,在30°处的油膜厚度不断增加,同时300°处的油膜厚度不断减小。电涡流位移传感器转速为300r/min时,油膜在30°处的厚度几乎没有改变,但在300°处的油膜厚度明显异常,高出活塞销和销座径向距离的2倍以上,这可能是受到油膜中溶解气体的影响，气体空腔的声阻小于润滑油，同时，300°处,压缩、排气冲程存在负挤压,进气、做功冲程存在正挤压，当气泡被截留于油膜内时反射波的波幅将会增大,由此可以观察到活塞销和销座之间的气蚀。