本文選題：活塞環(huán)—缸套　切入點：聲發(fā)射　出處：《太原理工大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：活塞環(huán)—缸套系統(tǒng)是整個內(nèi)燃機中最重要的部件,其效率和穩(wěn)定性直接影響內(nèi)燃機的動力性、經(jīng)濟性以及排放特性,因此,實現(xiàn)在線監(jiān)測活塞環(huán)—缸套系統(tǒng)摩擦潤滑狀態(tài)對于降低燃油消耗,提高能源利用率,增加內(nèi)燃機使用壽命等方面具有重要意義。聲發(fā)射檢測技術是一種先進的無損檢測技術,已廣泛應用于機構完整性的評估,構件的疲勞及裂紋檢測,不同材料之間的摩擦潤滑檢測等。目前雖然已將聲發(fā)射檢測技術運用于內(nèi)燃機狀態(tài)監(jiān)測的研究中,但是還缺少有效的試驗研究方法在線測量和分析活塞環(huán)—缸套的摩擦行為,實現(xiàn)在發(fā)動機運行環(huán)境下對發(fā)動機潤滑狀態(tài)進行評估。本文以活塞環(huán)—缸套系統(tǒng)為研究對象,采用某公司1110II型和1125型立式單缸柴油機進行了一系列試驗研究,對比分析不同轉速和載荷下缸體表面的聲發(fā)射信號特征,并通過在基礎油中添加納米級炭黑顆粒探究在多相潤滑條件下活塞環(huán)—缸套系統(tǒng)的潤滑特點。由于發(fā)動機表面具有眾多激勵源,為了從聲發(fā)射信號中提取表征活塞環(huán)—缸體系統(tǒng)摩擦磨損過程的信號,采用小波降噪方法抑制由燃燒和閥門開關引起的強聲發(fā)射干擾信號。由于沖程中部聲發(fā)射信號和活塞速度密切相關,提出一種速度廓形約束自適應閾值降噪方法,同時提出用沖程中部的聲發(fā)射信號包絡平均值來表征活塞環(huán)—缸套系統(tǒng)的摩擦潤滑狀態(tài)。分析結果表明:采用小波多分辨率分析和自適應閾值降噪方法可以有效抑制大幅值的燃燒和閥門開關對信號的影響,從而得到活塞沖程中部主要由摩擦引起的聲發(fā)射信號。摩擦引起的聲發(fā)射信號隨著發(fā)動機轉速的增大而明顯增大,在低轉速下,聲發(fā)射均值隨著載荷的增大而降低,而在高轉速下,載荷對聲發(fā)射信號均值的影響較小。并且聲發(fā)射信號可以有效的區(qū)分不同潤滑油的摩擦特點,試驗表明在添加了納米級炭黑顆粒后使活塞沖程中部黏滯摩擦力下降,該研究方法和研究結果將有助于對新型納米潤滑過程的研發(fā)。使用改進的速度廓形約束閾值自適應選擇降噪方法的計算結果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)硬閾值降噪方法。通過特征值分析,得到最優(yōu)閾值和沖程中部聲發(fā)射信號均值可以有效表征活塞環(huán)—缸套系統(tǒng)的潤滑狀態(tài)。
[Abstract]:The piston ring cylinder liner system is the most important component in the whole internal combustion engine. Its efficiency and stability directly affect the power, economy and emission characteristics of the internal combustion engine. The on-line monitoring of friction lubrication status of piston ring cylinder liner system is of great significance in reducing fuel consumption, improving energy utilization ratio, increasing the service life of internal combustion engine, etc. Acoustic emission testing technology is an advanced nondestructive testing technology. It has been widely used in mechanism integrity assessment, fatigue and crack detection of components, friction lubrication between different materials and so on. Although acoustic emission detection technology has been applied to the research of internal combustion engine condition monitoring, However, there is still a lack of effective experimental research method to measure and analyze the friction behavior of piston ring and cylinder liner on line, so as to evaluate the lubrication status of the engine in the engine running environment. In this paper, the piston ring cylinder liner system is taken as the research object. A series of experiments were carried out on 1110II and 1125 vertical single-cylinder diesel engines in a certain company. The characteristics of acoustic emission signals on the surface of cylinder body under different rotational speeds and loads were compared and analyzed. The lubrication characteristics of piston ring cylinder liner system under multiphase lubrication are investigated by adding nano-sized carbon black particles to the base oil. In order to extract signals from acoustic emission signals to characterize the friction and wear process of piston ring-cylinder system, Wavelet denoising method is used to suppress the strong acoustic emission (EAE) interference signal caused by combustion and valve switch. Because the AE signal in the middle stroke is closely related to the piston velocity, a speed profile constrained adaptive threshold de-noising method is proposed. At the same time, the envelope average of acoustic emission signal in the middle stroke is proposed to represent the friction lubrication state of piston ring cylinder liner system. The results show that wavelet multi-resolution analysis and adaptive threshold denoising method can be used to reduce noise effectively. Suppression of the effects of large value combustion and valve switches on the signal, The acoustic emission signal caused by friction in the middle of piston stroke is obtained. The acoustic emission signal caused by friction increases obviously with the increase of engine speed, and decreases with the increase of load at low speed. At high rotational speed, the load has little effect on the mean value of acoustic emission signal, and the acoustic emission signal can effectively distinguish the friction characteristics of different lubricating oil. The experimental results show that the viscous friction force in the middle of the piston stroke decreases with the addition of nano-sized carbon black particles. This research method and results will be helpful to the research and development of new nano lubricating process. The calculated results of adaptive selection noise reduction method using improved velocity profile constraint threshold are obviously better than those of traditional hard threshold noise reduction method. The optimal threshold and the mean value of the acoustic emission signal in the middle of stroke can effectively characterize the lubrication state of the piston ring cylinder liner system.
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK403

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本文編號：1560198