摩擦与润滑报告专用课件.ppt

云南省内燃机重点实验室 摩擦与润滑 * * 结构 F1 赛车科技 摩擦与润滑理论 发动机系统工程 发动机摩擦与润滑 总结 * * F1赛车 发动机 转速18000r/min 活塞加速度超过子弹 干式油底壳 车轮 每分钟数万转 150KM消耗一个轮胎 暖胎 从古至今，人类从未停止对超越自我、挑战极限的探索，即使这一过程伴随不尽的鲜血、伤残甚至死亡，赛车是人类这一天性的最佳诠释。 胜利的荣耀背后是残酷的生死存亡，接着就是对科学技术的挑战。 * * F1发动机润滑与轮胎磨损 0-100km/h，只需2.3秒，曾经最高转速达到22000r/min. 转速保持在16000-2000r/min之间，功率570kw.一般跑车转速在8000r/min。 没有性能优异的润滑油与之匹配，Fl赛车发动机在几秒钟之内就将遭到破坏。润滑油膜越厚，高温抗磨损能力越强。但是油膜越厚，由于液力粘滞的原因，会造成发动机动力损失，降低发动机转速：而油膜越薄，则发动机转速越高，能够降低发动机运动部件运转时由于液力原斟造成的摩擦阻力，使输出功率增加，燃油消耗降低，但冷却性能降低，抗磨损性能下降。 润滑油具有合适的粘度，高温抗剪性能，散热性，清净性，极压抗磨性。 F1赛车轮胎每分钟转速高达数万转，一场比350KM比赛中，消耗两组轮胎。 * * 系统中的摩擦学 摩擦属于发动机性能属性之一，直接影响到燃油经济性，与噪声紧密联系，严重影响轴轴承的承载能力（主要有混合和边界润滑）。柴油机在过去几十年的发展历程中摩擦损失逐渐减小接近10%/10年（Sandoval and Heywood,2003） 活塞 轴承 配气机构 附件 45-50% 20-30% 7-15% 20-25% * * 发动机系统工程 运用先进的科学方法，进行组织管理，以求最佳效果的技术。-《现代汉语词典》 系统工程是一门把已有学科分支中的知识有效的组合起来用以解决综合性的工程问题。《大英百科全书》 是一门方法 性的应用学科。 基本特点 系统的整体性 要素与系统不可分割 1+1=2 ？ 系统的开放性 和外界有物质，能量，信息 的交换。 系统的层次等级性 有结构，有等级，有次序。 基本理论 耗散结构理论（dissipative structure） 协同学（Synergetics：协同导致有序。 突变论（Catastrophe Theory） 两大机构，五大系统 钢铁 软件 石油 塑料 发动机 扭矩 * * 发动机系统工程 system engineer component engineer 总司令：彭德怀 列兵：黄继光 建立发动机摩擦模型（engine friction modeling）-精确有效的工具。预测engine power,fuel economy ,heat rejection。 coordinating various performance attribute planning the fuel econumy impovement roadmap and friction reduction roadmap for the engine. 总览全局，需要整合发动机的所有部件，使之最优化。 摩擦的预测对于系统级别的转矩控制，转速波动有较大影响。 …… 建立最精切的摩擦模型。包括活塞组件，配齐机构，发动机轴承等。 关注：摩擦的设计参数，润滑，轴承，运动，漏气，机油消耗，噪声。 仿真模型需要与实际运行情况高度匹配。建立液体动力润滑，热弹性液体动力润滑。 不同润滑机制（lubrication regimes）,得出精确解答。 * * 发动机系统设计 the level-2 engine friction model 关注发动机平均循环载荷下的平均有效压力。缺少一些细节（瞬态下的摩擦力大小）。 不同子部件使用一个总的摩擦模型，不关注各个部件的摩擦机制。该模型包括了发动机设计的：bore,stroke,bearing lenth,engine speed,peak cylinder presure. 研究参数较少，计算速度快，时间成本低。 the level-1 engine friction model 比第一级别更详细，在瞬态的基础上研究摩擦力的大小。 基于不同润滑机制预测不同部件的摩擦系数和摩擦力。 考虑较多的参数，研究因系统概括性研究而忽略的某些影响。 the level-3 engine friction model 该类型的模型及其复杂，影响因数增多。 通过求解Reynolds equation 得出不同润滑动力学方程中的油膜厚度（oil film thickness）和压力分布(pressure distribution)，摩擦剪切力也得