第2期（总第229期） 2017年4月
车用发动机 VEHICLEENGINE
冷却强度、配对副以及润滑介质对
活塞环槽温度限值的影响
韩晓光，杜凤鸣”，吴迪”，金梅”，袁晓帅”，胡定云"，庞铭，徐久军(1.大连海事大学船机修造工程交通行业重点试验室，辽宁大连116026；
2.大连海事大学轮机工程学院，辽宁大连116026；
No 2(Serial No 229)
Apr2017
3.南京航空航天大学材料科学与技术学院，江苏南京210016：4.中国北方发动机研究所（天津），天津300400）
摘要：在自制的基于摩擦力的活塞环槽温度限值测试装置上，采用火焰加热活塞模拟内燃机燃烧室的燃烧过程，在加热强度一定的条件下，分别研究不同冷却强度、配对副以及润滑介质时缸套-活塞环间的摩擦力随活塞环槽温度的变化。结果发现：活塞环槽温度限值随冷却强度的增大而逐渐提高；CKS环与镀铬缸套配副时比镀铬环以及喷钼环与镀铬缸套配副时活塞环槽温度限值高;SAE15W/40润滑油作为润滑介质时比SAE40,SAE10W/30 润滑油作为润滑介质时活塞环槽温度限值高，
关键词：活塞环；气缸套；润滑剂；冷却强度；活塞环槽；温度限值 DOI:10 3969/j issn 1001-2222 2017 02 007
中图分类号：TK41712
文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2017)02-0041-04
近年来，随着动力机械向着高速化和大型化的
方向发展，润滑回题受到广泛关注。据统计，由于润滑失效导致的事故占总量的60%左右。通常认为，润滑条件下的磨损是由于零件运转过程中产生的机械作用、热作用以及摩擦副与润滑介质间的化学作用造成的，导致润滑失效的主要因素包括润滑剂非牛顿性、表面粗糙度和界面温度三个方面[2-3]。
内燃机温度过高会使吸进内燃机的混合气数量减少，导致发动机功率下降。活塞温度过高会使机油在高温下氧化变质、失效、黏度降低，润滑性能下降，导致运动件间油膜变薄甚至破坏，从而加剧机件的磨损。杨容4-等搭建了一套油品高温氧化结焦行为的实验室评价装置，并测定广两种润滑油高温氧化后的极性和非极性结焦前驱物及结焦的组成，研究了其热氧化结焦行为，证明润滑油在高温环境长期工作时会产生结焦现象
燃油燃烧过程中产生的高温高压气体作用在活塞表面，使活塞表面温度升高，不同部位之间的温度分布不均，温度梯度增大，易造成活塞的热变形和热应力增加，导致活塞和气缸磨损，活塞-活塞环、活
收稿日期：2016-12-15；修回日期：2017-03-02
塞-缸套、活塞环-缸套因过热膨胀而破坏其原有正常的配合间隙，造成摩擦阻力增加，零件的磨损加剧，强度降低，使零件变形和损坏汀。活塞环，特别是第一道气环，在高温高压和燃烧生成物所产生的化学作用下润滑油热解、结焦，环槽区积炭、粘附摩粒加剧磨损，进而便活塞环卡滞、扭断，亏起活塞环漕异常磨损产生密封失效.造成气、烧机油其至烧活塞故障8-9。因此，在活塞设计中,环槽区域的温度必须处于某一限值以下，避免功能性热损伤。
长期以来，国内柴油机研发大多仿制国外成型
产品，活塞环槽临界温度还采用经验值，对活塞环槽温度研究相对较少。王建平等"以铝活塞镶嵌高镍合金铸铁圈-球墨铸铁活塞环为研究对象，采用 CD10W40润滑油摩擦副，以润滑介质结焦、摩擦副过度磨损为评价依据，通过开展不同温度下的高温端面磨损试验确定活塞环区润滑油结焦温度及异常磨损温度分别为200℃和220℃。但该试验仅仅分析了给定温度下试样表面形貌及摩擦因数的变化不能实时反映环槽温度的变化对润滑介质工作状态的影响。
基金项目：辽宁省自然科学基金资助项目（201602065）：中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（3132017009）
作者简介：韩晓光（1974一），男，副教授，博士，研究方向为内燃机摩擦学，材料表面改性；xghand@163com。通讯作者：徐久军（1967一），男，教授，博士生导师，研究方向为内燃机摩擦学；jxdlmueduen。