活塞环与缸套的润滑

活塞环与缸套的润滑

1.内燃机润滑的特殊性

内燃机与其它机械相比，润滑的特殊性有：

①快速往返运动；

②小型、轻量，为达到大的输出功率且滑动面负荷大；

③滑动面温度高，由于输出功率的限制，润滑油要有耐热性；

④受温度分布变化，热应力限制；

⑤缸壁供油过多油耗过大；

⑥尽量减少摩擦面高温燃气产生有害成分含量的排放。

2.润滑摩擦及磨损机构

2.1固体摩擦图1固体磨擦面的实际接触面积

图1为固体摩擦面的实际接触情况，它是凸出部分相互接触，在接触面A处造成非常大的应力，开始摩擦付双方可能产生塑性变形，当应力大时也可能折断，当温度升高至低熔点一方的熔点时，两面会产生胶粘。……结果是固体摩擦刚一出现，虽然速度，载荷一定（没有变化），摩擦系数发生了变化。……铸铁材料石墨多孔性可含油，熔点高的材料耐磨性高。

图1固体摩擦面的实际接触面积

2.2滑动面的液体润滑

W正压力（载荷）；μ油黏度

P油压； U相对运动速度

H1油膜厚；d W正压力负荷

F 摩擦力

图3强力附着在金属面上脂肪饱和酸的分子与极性原子团的模型

2.3边界润滑（略）

2.4实际摩擦状态

图4为各种摩擦状态的摩擦系数，图中W正压力，μ

粘度，U相对运动速度。图中曲线1-2：液体润滑摩擦状

态，摩擦系数低。直线3-4：摩擦付之间润滑油流失。但

摩擦面上吸附一层极性原子团COOH1，其上粘有饱和脂肪

酸，此时摩擦系数介于液体摩擦与固体干摩擦之间，是

由液体润滑摩擦变成固体干摩擦的中间边界摩擦状态。

直线5-6；固体干摩擦，摩擦面在边界摩擦状态下，由

于油膜的破坏，继续摩擦造成摩擦力增大，温度升高，

使得极性原子团COOH1，及粘有饱和脂肪酸脱离摩擦面，

完全形成干摩擦，使摩擦付双方金属直接接触，摩擦系

数变成摩擦付的最大值。

3.活塞环油膜的形成

3.1活塞环润滑的特殊性

图3.5活塞环动面磨合过程（轴向放大）图3.6作用于环的力

图3.5活塞环滑动面磨合过程，图3.6作用于环的力。

3.2滑动面的形成。

e = B′/1000

式中e塌边量（译者注；指磨合后波峰被磨去部分出现的凸度高，参见图3.5磨合完全部分，e指图中尺寸c）B′实际幅度（译注：此处不宜译为厚度，以免与径向厚度相混，参见图3.5，图3.6指测量处实际磨合的轴向环高尺寸，图3.5中B′=3mm。）

环与缸套滑动接触面中央的最小油膜厚h2，楔形油两端进出口处油膜厚h1。h1/h2=2

3.3滑动面的做用力

作用在活塞环上的力参见图6

W=B(P 1+ Pe)

式中W 为总载荷 ；B 工作状态环外圆面对缸壁的力，分两部分：P 1及Pe ； P 1油压

Pe 环的弹力 3.4滑动的效果

活塞环润滑模型参见图7，图中油的入口①，W 总载荷，A 油膜内任意点，其坐标X 、Y 、Z ，h 1油膜进口处厚度，h 2油膜最小厚度，此处为出口处油膜厚，B ′实际幅度、B 有效幅度、U 相对运动速度(上、下死点位置u=0)

()⎪⎭⎫ ⎝⎛-∂∂-⎥⎦⎤⎢⎣⎡-∂∂∂∂=∂∂u h

y h x h y y x p x y u μ2

3.5油膜厚度和摩擦力的过程

活塞环在一定压力P 于气缸套中运动时的摩擦力经测定后显示于图8，图中转速分为4组，表示了转速对摩擦力的影响。

图10为新产品磨合30分钟后的摩

擦力线图。

图11为汽车汽油机环油膜厚度计

算实例。

图8活塞环在一定 图9转速的影响 压力P 于汽缸套中运动时 的摩擦力图、转速的影响。

D 环基本直径

S 行程

rpm 转/分

μ黏度

图11汽车用汽油机活塞环油膜厚度计算