基于颗粒效应的活塞环-缸套润滑特性研究

王永强， 刘宇阳， 于姝雯， 卢熙群， 马旋

(1.哈尔滨工程大学 动力与能源工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001；2.中国船舶及海洋工程设计研究院， 上海 200011)

内燃机目前仍然是陆地和海上交通运输及发电的主要动力源。由于人们节能环保意识的提高以及内燃机高可靠性需求的增加，对摩擦磨损提出了更高的要求。固体颗粒杂质进入活塞环-缸套后，会改变润滑状态，可能发生异常磨损和润滑失效甚至是严重故障。所以，对活塞环-缸套润滑特性的研究具有重要意义[1]。

早期，学者[2-3]发现固体颗粒会影响润滑油的粘度、油膜厚度以及总承载能力。Yousifc等[4]采用传质理论研究了润滑油中固体添加剂对圆锥轴颈轴承稳态性能的影响。王超[5]以表面形貌的统计参数和功能参数为特征参数，研究了润滑油中添加纳米颗粒对其的影响。刘伟等[6-8]探究了摩擦副上多颗粒的位置、间距、大小等因素对润滑的影响。杨晓京[9]建立了一个可以在弹性、弹塑性和塑性变形下计算的多固体颗粒-摩擦副表面接触模型，并在此基础上对活塞环-缸套摩擦副液固两相润滑进行了求解。孟凡明等[10]推导出了含颗粒下的混合雷诺方程，并按照颗粒的上下左右将求解区域分成4份进行计算，结果发现油膜承载力和压力峰值以及摩擦力均随粒径的增加而增大。关于活塞环缸套磨损问题，相关学者做了大量的仿真工作[11-13]，磨损现象的发生也是颗粒产生的主要原因之一。

学者们对活塞环-缸套摩擦副的颗粒磨损做了大量研究，但绝大多数的研究还停留在定性研究，缺乏定量研究。……