柴油機(jī)氣缸潤(rùn)滑油膜厚度反映了接觸面間的潤(rùn)滑情況,可以對(duì)氣缸內(nèi)摩擦情況做出評(píng)價(jià),對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行有著重要的作用。目前測(cè)量氣缸潤(rùn)滑油膜厚度的方法諸如電學(xué)方法的電容法和電磁法,光學(xué)方法的光纖傳感器法和激光熒光測(cè)量法等等都有一定缺陷,溫度、外界干擾和設(shè)備本身都會(huì)對(duì)結(jié)果造成影響。超聲波測(cè)量法具有應(yīng)用范圍廣、探測(cè)精度高、穿透能力強(qiáng)、非侵入性、對(duì)探測(cè)環(huán)境親和性好、測(cè)量便捷、危險(xiǎn)性小等優(yōu)點(diǎn),是未來氣缸油膜厚度測(cè)量的主流方法。由于柴油機(jī)工作過程較為復(fù)雜,影響因素多,因此本文對(duì)超聲波方法測(cè)量潤(rùn)滑油膜厚度進(jìn)行基礎(chǔ)研究。本文根據(jù)聲學(xué)與流體力學(xué)等相關(guān)知識(shí),根據(jù)超聲波在介質(zhì)中傳導(dǎo)的性質(zhì)及公式,對(duì)于不同油膜厚度的情況分別采用諧振模型和等效彈簧模型,據(jù)此對(duì)超聲波的頻率、反射系數(shù)和油膜厚度之間的關(guān)系以及相互影響的原理進(jìn)行研究對(duì)比。在模型建立后,對(duì)其測(cè)量精度進(jìn)行了分析計(jì)算,并分析了實(shí)驗(yàn)室可能產(chǎn)生的誤差以及外界環(huán)境因素對(duì)油膜厚度測(cè)量的影響,從而能在接近柴油機(jī)工作情況下進(jìn)行試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)的同時(shí)盡量減少實(shí)驗(yàn)誤差。在了解超聲波換能器工作原理后,對(duì)于諧振模型和等效彈簧模型兩種模型,對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新,設(shè)計(jì)和制作了千分尺結(jié)構(gòu)和楔形結(jié)構(gòu)的超聲波測(cè)量油膜厚度實(shí)驗(yàn)臺(tái),并利用MATLAB程序?qū)π盘?hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。本文通過實(shí)驗(yàn)完成了對(duì)三層介質(zhì)結(jié)構(gòu)潤(rùn)滑油膜反射特性的分析,驗(yàn)證了超聲波測(cè)量薄油膜厚度的合理性和準(zhǔn)確性,對(duì)所設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的可行性進(jìn)行了驗(yàn)證。為柴油機(jī)缸上潤(rùn)滑油膜厚度的超聲波測(cè)量奠定了基礎(chǔ),并為仿真預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)提出了標(biāo)定的可行性方案。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG115.285
【部分圖文】：

圖 1.1 電阻法測(cè)齒輪間油膜厚度原理圖圖 1.2 電阻法測(cè)活塞環(huán)與氣缸間有膜厚度原理圖與電阻法不同，電容法發(fā)展較為完善，在潤(rùn)滑油膜厚度測(cè)量中得到廣泛應(yīng)用，其準(zhǔn)確性和可行性得到了研究人員的一致認(rèn)可。電容法的基本原理是根據(jù)兩摩擦表面之間的電容大小來計(jì)算潤(rùn)滑油膜厚度。在潤(rùn)滑油膜的性質(zhì)參數(shù)如介電常數(shù)給

圖 1.2 電阻法測(cè)活塞環(huán)與氣缸間有膜厚度原理圖不同，電容法發(fā)展較為完善，在潤(rùn)滑油膜厚度測(cè)量中得到行性得到了研究人員的一致認(rèn)可。電容法的基本原理是容大小來計(jì)算潤(rùn)滑油膜厚度。在潤(rùn)滑油膜的性質(zhì)參數(shù)如以根據(jù)介電常數(shù)、厚度、電容之間的關(guān)系公式對(duì)潤(rùn)滑Lewicki, W.開始嘗試通過電容法對(duì)彈流潤(rùn)滑狀態(tài)下油Crook，Archard, G.D.和 Dyson，A.等人先后對(duì)電容法進(jìn)A.等人的改進(jìn)后，電容法已經(jīng)發(fā)展的較為完善，常常7]。1961 年 Crook 對(duì)線接觸彈流油膜的形狀進(jìn)行了探容的存在，電容法無(wú)法得出一個(gè)很好的結(jié)果，幾乎不能5 年，Dyson 等對(duì)線接觸彈流潤(rùn)滑油膜的電容值進(jìn)行度、電容之間的關(guān)系公式計(jì)算出了平均油膜厚度[9]。19

圖 1.3 電容法測(cè)氣缸油膜厚度原理圖現(xiàn)在已經(jīng)研制出更為精確的裝置來使用電容法測(cè)量氣缸潤(rùn)滑油膜厚度。圖中所示的這些傳感器由 0.25mm 直徑的電線組成，形成一個(gè)電極，被注射器的保護(hù)層包裹。這些部件相互絕緣，由環(huán)氧樹脂層固定在發(fā)動(dòng)機(jī)上。整個(gè)設(shè)直徑（包括絕緣）約 1.25mm，活塞環(huán)油膜處電容非常小，通常只有 1pF，只有 1μm。為了減少可能引入的誤差，活塞環(huán)由三個(gè)導(dǎo)體接地，然后測(cè)量電該方法適用于測(cè)量厚度大約 10μm 的油膜，超過這個(gè)厚度，電容變化太小而準(zhǔn)確的確定。當(dāng)傳感器的響應(yīng)沒有遵循平行板電容公式時(shí)必須校準(zhǔn)，否則保與中央電極距離可能不夠接近，無(wú)法測(cè)量。校準(zhǔn)受滑塊和表面光度儀的影響器安裝在環(huán)內(nèi)側(cè)，膜厚度在整個(gè)沖程均可以被測(cè)量。但是它只能在確定環(huán)上個(gè)點(diǎn)對(duì)膜厚度進(jìn)行評(píng)估，并且會(huì)增加環(huán)與活塞連接的難度。針對(duì)此問題將設(shè)行改進(jìn)，在安裝和維護(hù)更容易的缸套上安裝三個(gè)傳感器。這樣的安排使得所活塞環(huán)都能被觀察到，而且分辨率也很好，可以確定每個(gè)活塞環(huán)經(jīng)過傳感器
【參考文獻(xiàn)】

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