武汉理工大学

船舶柴油机缸套-活塞环磨损控制关键技术及应用

——武汉理工大学

航运是国民经济的基础性产业，是综合运输体系的重要部分，也是国家经济社会的必然要求，如国家发展战略中的长江经济带、一带一路、海洋强国等，均与航运业密切相关。作为航运发展的关键，船舶是我国贸易运输、海洋开发和海权捍卫等方面的重要装备，而船舶动力系统则是船舶的“心脏”和“动脉”。本成果紧密联系船舶动力系统能效提升技术以及动力系统可靠性的发展需求，针对船舶柴油缸套-活塞环磨损严重、过量注油润滑导致润滑油液的浪费和环境污染等问题，以船舶柴油机的缸套-活塞环典型摩擦副为研究对象，围绕船舶柴油机缸套-活塞环磨损控制所需的核心关键技术开展了研究。创建了船舶柴油机缸套-活塞环运行状态特征表征的新方法，研制了模拟船舶柴油机运行工况的多个试验平台，研发了多套缸套-活塞环的表面纹理结构、润滑油添加剂改进技术。成果形成了原创性的船舶柴油机缸套-活塞环磨损控制的理论、方法和成套技术，已成功应用于航运公司、船舶柴油机厂、润滑材料制造商等多家单位，关键技术自主可控，经济社会效益显著，推广应用前景广阔，总体思路如图1所示
提出了船舶柴油机缸套-活塞环表面纹理特性的表征方法，首次建立了柴油机机身振动、缸套-活塞环摩擦力、润滑油膜厚度以及缸套气密性参数与表面纹理结构的对应关系，分别如图2和图3所示。
揭示了船舶柴油机缸套-活塞环表面纹理的磨损控制机理，实现了低摩擦缸套-活塞环表面纹理结构的优化设计及其综合性能提升，如图4所示。
设计了表面化学吸附与物理填充修复相结合的新型复合润滑添加剂，提升了缸套-活塞环的润滑性能，建立了整缸柴油机缸套-活塞环润滑油液磨粒三维特征与其运行状态的映射关系，如图5所示。