一種發(fā)動機活塞-缸套快速磨損與納米自修復(fù)試驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及發(fā)動機活塞-缸套摩擦副的快速磨損與納米自修復(fù)試驗裝置，主要適用于車用發(fā)動機，尤其是汽油機活塞與缸套的快速磨損量分析以及缸套磨損表面的自修復(fù)試驗。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動機是一個集往復(fù)、回轉(zhuǎn)、沖擊等運動形式于一體的復(fù)雜摩擦系統(tǒng)。據(jù)統(tǒng)計，一臺多缸柴油機有上百對摩擦副，活塞與缸套是其中非常重要的摩擦副之一，它們的摩擦磨損是導(dǎo)致發(fā)動機零部件失效和整機性能劣化的主要原因。尤其是隨著對發(fā)動機可靠性、動力性、排放性和經(jīng)濟性等性能要求的提高，使得對主要零部件的磨損量分析以及磨損表面自修復(fù)等問題顯得非常重要。因此，改善發(fā)動機零部件之間的潤滑性能，減少摩擦磨損對延長發(fā)動機的使用壽命、增加發(fā)動機可靠性有重要的作用。
[0003]現(xiàn)在通用的發(fā)動機磨損測試臺架試驗，運行時間長達400h以上，而且試驗結(jié)束之后需要對發(fā)動機進行拆機分解，然后對主要零部件尺寸進行測量，試驗過程非常麻煩且耗時很長。當發(fā)現(xiàn)零部件達到磨損極限時，主要采用換件修理法或尺寸修理法。如缸套的活塞環(huán)磨損失效后，通過鏜缸的方法恢復(fù)缸套的尺寸精度，再配以大尺寸的活塞環(huán)。由于納米材料具有比表面積大、高擴散性、易燒結(jié)性、熔點降低等特性，這種新型潤滑材料不僅可以在摩擦表面形成一層易剪切的薄膜，降低摩擦因數(shù)，而且直接被吸附到零件的劃痕或微坑處，或通過摩擦化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物對摩擦表面進行一定程度的填補和修復(fù)，從而起到自修復(fù)作用。近年來，國內(nèi)外研究人員開始研究使用納米顆粒添加劑潤滑油實現(xiàn)發(fā)動機缸套磨損表面的自修復(fù)。
[0004]本實用新型設(shè)計的一種發(fā)動機活塞-缸套快速磨損與納米自修復(fù)試驗裝置，不僅可以實現(xiàn)在不拆分和解體發(fā)動機的前提下，對發(fā)動機活塞-缸套的磨損量進行監(jiān)測與分析，還可以實現(xiàn)發(fā)動機缸套磨損表面的原位動態(tài)自修復(fù)，準確恢復(fù)廢舊零件的尺寸精度，從而提高發(fā)動機的性能，延長缸套的使用壽命，減少資源浪費。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的在于提出一種發(fā)動機活塞-缸套快速磨損與納米自修復(fù)試驗裝置，它可以完成發(fā)動機活塞與缸套的快速磨損、磨損量測試分析以及納米銅顆粒對缸套磨損表面的自修復(fù)。
[0006]本實用新型通過以下具體技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的:
[0007]—種發(fā)動機活塞-缸套快速磨損與納米自修復(fù)試驗裝置，包括:使發(fā)動機吸入含石英砂的空氣從而實現(xiàn)快速磨損的顆粒吸入筒；安裝在顆粒吸入筒底部的風(fēng)機；與顆粒吸入筒連接的軟波紋管；發(fā)動機；與發(fā)動機相連接的智能油耗儀；與智能油耗儀相連接的油箱；與發(fā)動機相連接的交流電力測功機；安裝在發(fā)動機上的缸壓傳感器和溫度傳感器；與缸壓、溫度和扭矩傳感器相連接的發(fā)動機測控系統(tǒng)；與測控系統(tǒng)相連接、用于對通過測控系統(tǒng)接收的數(shù)據(jù)進行處理并獲取功率、缸壓和溫度信息的工控機；用于從發(fā)動機油底殼提取油樣并進行磨損量測試的分析式鐵譜儀。
[0008]本實用新型與以往的發(fā)動機活塞-缸套磨損測試臺架相比，有如下優(yōu)點:
[0009](1)結(jié)構(gòu)簡單實用，易于操作和使用，可靠性高，且在同一裝置上可同時實現(xiàn)發(fā)動機活塞-缸套的快速磨損和缸套的納米銅顆粒自修復(fù)兩個試驗。
[0010](2)通過在顆粒吸入筒中添加粒徑可調(diào)的石英砂，可實現(xiàn)活塞-缸套的快速磨損，大大減少了發(fā)動機磨損臺架試驗的工作時間，節(jié)省了油耗，降低了成本。
[0011](3)在該試驗裝置上可以實現(xiàn)發(fā)動機的不解體磨損測量分析以及缸套磨損表面的原位動態(tài)自修復(fù)，提高缸套的使用壽命，使發(fā)動機的運行維護便捷高效。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型的一種【具體實施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖中，1—油箱，2—智能油耗儀，3—發(fā)動機，4—缸壓傳感器，5—溫度傳感器，6—發(fā)動機測控系統(tǒng)，7—扭矩傳感器，8—工控機，9一交流電力測功機，10—泄油閥，11 一分析式鐵譜儀，12—風(fēng)機，13—顆粒吸入筒，14 一軟波紋管。
【具體實施方式】
[0014]下面通過借助實施例更加詳細地說明本實用新型，但以下實施例僅是說明性的，本實用新型的保護范圍并不受這些實施例的限制。
[0015]本實用新型提供的一種發(fā)動機活塞-缸套快速磨損與納米自修復(fù)試驗裝置，用于完成發(fā)動機活塞與缸套的快速磨損、磨損量測試分析以及納米銅顆粒對缸套磨損表面的自修復(fù)試驗。如圖1所示，試驗裝置包括油箱1、智能油耗儀2、發(fā)動機3、缸壓傳感器4、溫度傳感器5、發(fā)動機測控系統(tǒng)6、扭矩傳感器7、工控機8、交流電力測功機9、泄油閥10、分析式鐵譜儀11、風(fēng)機12、顆粒吸入筒13和軟波紋管14。
[0016]啟動發(fā)動機3，先怠速運行十分鐘，觀察試驗裝置是否運轉(zhuǎn)正常，然后將發(fā)動機3轉(zhuǎn)速升至指定轉(zhuǎn)速并穩(wěn)定后，通過交流電力測功機9、智能油耗儀2、缸壓傳感器4、溫度傳感器5和扭矩傳感器7測量相應(yīng)的物理信號，傳遞到發(fā)動機測控系統(tǒng)6，并在工控機8中設(shè)置自動記錄快速磨損前指定轉(zhuǎn)速下的發(fā)動機3的功率W1、扭矩N1、缸壓P1和油耗Q1等數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)記錄完后，在顆粒吸入筒13中添加粒徑為200~400的標準石英砂顆粒，同時啟動風(fēng)機12，隨后混有石英砂顆粒的空氣經(jīng)軟波紋管14被吸入到發(fā)動機3中，經(jīng)過約五小時的磨損之后，打開泄油閥10，將發(fā)動機3油底殼的潤滑油導(dǎo)入到分析式鐵譜儀11，然后根據(jù)鐵譜片上各個位置的微粒覆蓋面積百分比，定量計算磨損，潤滑油油樣取好之后，關(guān)閉泄油閥10，之后還可以根據(jù)需要，每隔三十分鐘，打開泄油閥10取樣一次，通過分析式鐵譜儀11測量潤滑油中金屬顆粒成分和濃度隨時間的變化關(guān)系，以判斷磨損的程度。假設(shè)在快速磨損即將結(jié)束，即最后一次取樣時，利用前面相同的方法在工控機8中自動記錄快速磨損后發(fā)動機3的功率為W2、扭矩為N2、缸壓為P2、油耗為Q2。
[0017]在快速磨損結(jié)束之后，關(guān)閉發(fā)動機3，更換新的潤滑油，并將軟波紋管14從發(fā)動機3吸氣口拔出，空轉(zhuǎn)風(fēng)機12約十五分鐘，再將軟波紋管14接入發(fā)動機3吸氣口，便可開始磨損表面的自修復(fù)試驗。首先，啟動發(fā)動機3，先怠速運行十分鐘，觀察試驗裝置是否運轉(zhuǎn)正常，然后將轉(zhuǎn)速升至與快速磨損時相同的指定轉(zhuǎn)速并穩(wěn)定后，在顆粒吸入筒13中添加粒徑為20~40的納米銅顆粒，啟動風(fēng)機12，混有納米銅顆粒的空氣經(jīng)軟波紋管14被吸入到發(fā)動機3中，經(jīng)過約三個小時的磨損表面自修復(fù)之后，利用前面相同的方法在工控機8中自動記錄通過納米銅顆粒添加劑自修復(fù)之后發(fā)動機3的功率W3、扭矩N3、缸壓P3和油耗Q3等數(shù)據(jù)。最后通過上述定量數(shù)據(jù)的對比，可檢驗納米銅顆粒添加劑對磨損表面的自修復(fù)效果，通常發(fā)動機的功率Wl > W2，扭矩Nl > N2，缸壓PI > P2，油耗Q1〈Q2，如果功率W2〈 W3 ^ WU扭矩N2〈 N3?N1、缸壓P2〈 P3?P1和油耗Q2> Q3?Q1，即若納米自修復(fù)試驗后發(fā)動機3的缸壓、功率和扭矩都有所升高，其值基本達到快速磨損前的值，而油耗降低到快速磨損前的油耗值，可以說明納米銅顆粒對磨損表面起到了良好的自修復(fù)效果。
[0018]以上所述為本實用新型的較佳實施例而已，但本實用新型不應(yīng)該局限于該實施例和附圖所公開的內(nèi)容。所以凡是不脫離本實用新型所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本實用新型保護的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種發(fā)動機活塞-缸套快速磨損與納米自修復(fù)試驗裝置，其特征在于:包括使發(fā)動機吸入含石英砂的空氣從而實現(xiàn)快速磨損的顆粒吸入筒；安裝在顆粒吸入筒底部的風(fēng)機；與顆粒吸入筒連接的軟波紋管；發(fā)動機；與發(fā)動機相連接的智能油耗儀；與智能油耗儀相連接的油箱；與發(fā)動機相連接的交流電力測功機；安裝在發(fā)動機上的缸壓傳感器和溫度傳感器；與缸壓、溫度和扭矩傳感器相連接的發(fā)動機測控系統(tǒng)；與測控系統(tǒng)相連接、用于處理測控系統(tǒng)接收的數(shù)據(jù)并獲取功率、缸壓和溫度信息的工控機；用于從發(fā)動機油底殼提取油樣并進行磨損量測試的分析式鐵譜儀。
【專利摘要】本實用新型公開了一種發(fā)動機活塞-缸套快速磨損與納米自修復(fù)試驗裝置，包括使發(fā)動機吸入含石英砂的空氣從而實現(xiàn)快速磨損的顆粒吸入筒；安裝在顆粒吸入筒底部的風(fēng)機；與顆粒吸入筒連接的軟波紋管；發(fā)動機；與發(fā)動機連接的智能油耗儀；與智能油耗儀連接的油箱；與發(fā)動機連接的交流電力測功機；安裝在發(fā)動機上的缸壓傳感器和溫度傳感器；與缸壓、溫度和扭矩傳感器連接的發(fā)動機測控系統(tǒng)；與測控系統(tǒng)連接、用于處理測控系統(tǒng)接收的數(shù)據(jù)并獲取功率、缸壓和溫度信息的工控機；用于從發(fā)動機油底殼提取油樣并進行磨損量測試的分析式鐵譜儀。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，可實現(xiàn)發(fā)動機不解體磨損分析，提高缸套使用壽命，使發(fā)動機的維護便捷高效。
【IPC分類】G01M15/00
【公開號】CN205049346
【申請?zhí)枴緾N201520819305
【發(fā)明人】張建平, 胡勝, 蔣炎坤, 龔曙光, 周國強
【申請人】湘潭大學(xué)
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年10月22日