新型磨粒在线监测传感器及其试验研究

依据润滑油中磨粒与电感线圈之间耦合关系,设计了1种新型的电感式磨粒传感器,并建立了相应的在线磨粒测试系统.利用在线磨粒监测试验台,对传感器的磨粒检出能力、测试结果的一致性以及测试系统输出与磨粒通过速度的关系进行了试验.结果表明:该在线磨粒监测传感器对粒度大于500μm的铜磨粒和粒度大于100μm的铁磨粒具有较好的检测能力;磁性磨粒收集装置能显著提高传感器对小尺寸铁磁质磨粒的检测能力;在磨粒速度一定情况下,传感器对不同类别不同粒度的磨粒输出一致性好;磨粒速度对测试系统输出影响较大,磨粒速度越快,测试系统输出越小;提高传感器信号放大电路的频响范围,将改善测试系统的响应速度,提高对高速磨粒的检出能力.本研究结论证明该传感器能较好地满足在线磨粒监测的要求.     

图像可视在线铁谱仪的实验研究

研制出1种监测不透光润滑油中磨粒图像可视在线铁谱仪，介绍了其中关键零部件（混合磁铁和磨粒探测单元）的组成及其工作原理，并进行了性能试验研究．结果表明，所研制的图像可视在线铁谱仪具有采集不透光润滑油中尺寸大于10μm磨粒图像的功能，其稳定性、线性度和重复性较好，能够通过磨粒在线反映机器磨损的状态．     

一种柴油机磨损的预测模型与试验研究

基于磨粒分析的油液监测技术，通常都偏重于从形态学方面进行研究，以获取单颗磨粒的“个体”信息，很少开展磨粒整体统计学方面的“整体”信息研究．其实，研究磨粒“整体”信息具有诸多优点，关键是如何从“整体”信息中获取反映摩擦学系统磨损状态转变和磨损程度分级的特征．通过在８ＮＶＤ４８Ａ－２Ｕ型柴油机上的现场监测试验研究，利用铁谱分析的ＤＬ和ＤＳ值，以及光谱分析的元素浓度值所包含的磨粒“整体”信息，建立了柴油机磨损程度的基准线，构造了磨损趋势校正的灰色预测模型，并且利用预测值和实测值的漂移值，设计了磨损趋势预测值的区间估计方法，以用于预报未来磨损的等级．这种基于磨粒“整体”信息的磨损预测方法，已用于８ＮＶＤ４８Ａ－２Ｕ型柴油机的实际监测，效果较好     

基于图像的磨粒在线监测系统关键技术研究

针对磨粒在线监测系统开发要求,对其中的关键技术进行了深入研究.构建了基于显微图像分析和微泵进样的磨粒在线监测系统,给出了图像检测子系统和微流控分析芯片的详细设计原理和方法;利用粗糙集理论对磨粒特征参数进行了优化;根据系统光路特点,对磨粒图像进行了基于彩色特征的转换,并通过与背景图像的差值处理来快速提取磨粒目标.最后,利用颗粒计数器和铁谱分析技术对系统性能进行了检验,结果表明本系统磨粒统计与识别准确率分别达到90%和95%,具有较高的检测精度,满足磨粒在线监测要求.     

柴油机磨损状态监测及故障诊断专家系统知识库建立的研究

实践表明，为了确保机器的安全运行，避免突发性故障，对其实施磨损状态监测和故障诊断是十分必要的。尽管铁谱技术和光谱技术等在这方面的应用都比较成功，然而它们也各有其局限性。为了把机器的磨损状态监测和故障诊断技术推向更高的科学水平，在摩擦学系统的系统工程思想指导下，针对柴油机的“拉缸”和“拉瓦”故障，并且根据故障发生之前润滑油结构变化的各种信息，利用专家系统开发工具ＥＸＳＹＳ，建立了基于铁谱技术和光谱技术的柴油机磨损状态监测及故障诊断专家系统ＦＤＥＸＳＹＳ（Ｖ１．０）知识库；对该专家系统的测试和实际运行结果表明，所建立的知识库可以比较全面而可靠地描述柴油机的磨损状态及故障前兆，因而能够提醒用户适时采取有效措施以防止故障的发生。不仅如此，所述专家系统知识的获取方法、知识的分类表示及匹配方法等研究，对建立其它摩擦学系统的故障诊断专家系统都具有参考意义。     

用多传感器融合系统识别摩擦副的磨损状态

用于机械摩擦副磨损状态监测的多传感器融合系统，是本世纪８０年代末问世的一项新技术．在讨论了融合系统的构成和不同传感器信息的预处理之后，提出了一种基于自组织神经网络的多传感器融合系统．将这种融合系统用于实际机械摩擦副磨损状态监测的结果证明，其正确识别率明显地比单一传感器的高，容错能力强，而且由于自组织神经网络有在线学习的功能，系统可以用于在线监测     

基于证据推理规则的船舶柴油机磨损类型辨识研究

为了利用不确定、不完整信息对船舶柴油机磨损故障进行诊断,以磨粒的二维和三维特征作为诊断信息,提出了基于证据推理(ER)规则的船舶柴油机磨粒类型辨识模型,并以此作为识别柴油机磨损类型的依据.在船舶柴油机油底壳附近安装油液监测系统以采集油液样本,提取油液中磨粒的二维和三维特征.对每一磨粒特征进行k均值聚类确定其参考值,对磨粒样本与参考值的相似性进行似然归一化,获得了证据的置信度分布.考虑辨识证据的可靠性和重要性,利用ER融合规则对多条辨识证据进行融合,辨识磨粒类型,进而确定柴油机磨损类型.通过5折交叉验证以及不同模型对比分析表明:该模型能够利用不确定、不完整信息识别磨粒类型,确定柴油机磨损类型,并且模型结构简单,辨识准确性高,辨识结果客观、可靠.     

钻杆推力转速及扭矩相结合法测定煤体应力试验研究

为了准确判定煤体应力的大小,采用钻杆推力转速及扭矩相结合的方法来反推判断煤体应力。通过对新型钻机钻孔过程中钻头、钻杆的力学分析,建立了钻头、钻杆的动力学模型和动力学方程,得出了钻杆推力、转速、扭矩与煤体应力的关系以及转速与扭矩、推力的关系。在理论上给出了利用钻杆推力、转速、扭矩计算煤体应力的可行性。利用推力-转速-扭矩数据采集传感器装置,测试了不同煤体应力下钻杆推力、转速、扭矩的变化规律。试验结果表明:随着钻进深度的增加,钻杆推力、转速、扭矩均呈现出先增大后稳定再减小的规律,但三者相比,转速、扭矩稳定时间段较长;在相同钻机及钻具条件下,钻杆推力和转速随煤体应力的增大而减小,钻杆扭矩随煤体应力的增大而增大;钻杆转速越大,钻杆推力相应呈线性递增关系,反之,钻杆速度越小,钻杆推力越小;钻杆扭矩随钻杆转速的变化相应呈二次方增加的关系。研究结果为煤矿冲击地压的预测和研究提供了参考。     

电感式磨粒监测传感器的磁场均匀性研究

在介绍电感式磨粒监测传感器结构原理的基础上 ,提出可采用检测线圈内部磁场均匀性的方法来弥补颗粒运动轨迹和流型变化带来的检测误差 ,以提高检测灵敏度 .通过分析不同几何尺寸的线圈中轴线上磁场的变化情况 ,并借助直螺线管的径向和轴向公式 ,对轴外磁场均匀性进行了探讨 .数学模型和优化结果表明 :在检测传感器线圈中部范围内为非匀强磁场 ,且呈非线性变化 ,细长管磁场相对均匀 ;当选取 R/ L <0 .2 ,磁场在线圈轴向长度范围内 ,径向在90 %范围内可近似看作均匀磁场 .所得结果可以确定传感器检测区域的磁场均匀性范围 ,为设计电感式磨粒监测传感器提供依据 .     

新型超声磨粒传感器输出特性研究

设计了一种新型超声磨粒传感器,对传感器的输出一致性以及油液温度、黏度对传感器输出的影响进行了试验分析.结果表明:该超声磨粒传感器能够有效检测润滑油中小至45μm的磨粒并且具有良好的输出一致性;传感器的输出随着油液温度与黏度的增加而减小;高温时,因温度升高导致的换能器性能下降明显;低温时,高黏度油液对声波的吸收衰减作用显著.提出了磨粒在检测区域中的轴向位置及油液温度、黏度影响因素的修正方法.     

基于粗集—模糊理论的柴油机磨损模式识别

在总结柴油机磨损模式的磨粒分析基础上,首次提出在柴油机磨损模式识别中采用基于粗集和模糊理论相结合的模式识别方法。在建立磨损形式标准样本库的基础上,利用粗集理论对标准样本知识库进行简化和权重集计算,然后利用模糊理论确定隶属函数,最后给出结论。     

Embedded digital display and warning system of velocity ratio and wheel slip for tractor operated active tillage implements

A microcontroller-based embedded digital display and warning system was developed for measuring wheel slippage, velocity ratio, PTO torque, and draft requirement of active tillage machinery. The hardware system included magnetic pickup sensor for measuring the engine speed, load cells and amplifiers to measure and amplify the sensing unit signals of the draft, proximity sensors for wheel slip, and PTO torque transducer for measuring the torque requirement. It was provided with buzzers and LEDs to warn the operator, whenever slip and velocity ratio were not in the desired range based on the algorithm, for maximum fuel efficiency and tractive performance. It measured slippage, velocity ratio, torque and draft with a maximum absolute variation of 12.90%, 7.92%, 8.99% and 11.57%, respectively. The developed system can be easily adaptable to any combination of tractor and tillage implements, and guide the operator for better soil tilth with lesser energy input.     

Experimental study of the influence of a pour point depressant additive on particle size distributions in diesel engine exhausts

Many studies have been performed on diesel engine particulate matter emissions, but the influence of lubricants on emissions has only been considered a few times, and the effects of lubricant additives have yet to be investigated. We studied the influence of a pour point depressant additive （PPD） on particle emissions and particle size distributions from a four-cylinder turbocharged, inter-cooled engine with CF-4 15W-40 lubricant, using diesel or diesel containing the PPD, Changing the working conditions changed the number of particles emitted and the location of the peak particle size（s） emitted, The number of particles first increased and then decreased as the engine speed increased, Particle emissions were optimal at low engine speeds and high load, increasing with increasing engine speed,     

基于油液分析的柴油机可靠性试验磨损评价研究

介绍了＂EQD&#215;&#215;&#215;-&#215;&#215;＂型柴油机的1000h混合负荷可靠性试验的试验方案.在该型柴油机的可靠性试验中,提出了开展柴油机磨损状态实时评价的概念,将磨损评价作为描述柴油机可靠性的一部分内容.在磨损评价时,通过运用油液分析中的光谱、铁谱和PQ分析等手段并结合趋势图分析,对该型柴油机试验阶段的磨损状态进行了识别.油液分析表明：在试验进行到400 h左右,试验柴油机出现了严重磨损,这一磨损评价结果与同一时段柴油机因阀座下沉引起气门间隙变小以及试验后柴油机拆检发现气门阀座磨损过大的实际情况相吻合.研究试验证实,磨损评价应成为分析柴油机可靠性的有机组成部分;将多种油液分析手段集成运用,可有效地描述柴油机可靠性试验过程中主要零部件的磨损状况,为柴油机可靠性评定提供了新的手段.     

Active Stabilization of a Rotating Shaft Transmitting Static Torque

The paper is concerned with the problem of stability of a power transmitting thin-walled shaft made of the active laminate PFC (piezoelectric fiber composite). The shaft rotates with a given operational angular velocity, and is loaded by a static torque. Such a system is known to exhibit divergence or oscillating type of instability. On the one hand presence of internal friction in the material of the shaft leads to loss of stability at a certain critical rotation speed. The static torque can be responsible for spatial deformation of the shaft axis on the other. A method preventing the system from such behavior is discussed in the paper. The method is based on application of a composite material, which contains active piezoelectric fibers. The fibers produce bending moments, and this way affect the dynamics of the entire system. Two control strategies are investigated. Results of numerical simulations are presented graphically.     

内燃机活塞环磨损试验研究

采用薄层活化法考察了Ｓ１１００柴油机活塞环的磨损行为，发现该方法具有灵敏度高，可在线测量和放射性低等特点，经２００ｈ连续运行，待测环的实测磨损率与计算结果相吻合。     

Design of an exhaust manifold to improve transient performance of a high-speed turbocharged diesel engine

In this paper a study to analyse the influence of exhaust gases thermal energy saving and reduction of pressure pulses interference on engine dynamic performance during the load transient of high speed direct injection turbocharged diesel engines is described. The analysis has been performed thanks to the use of a dual walled air gap exhaust manifold and a 4-2-1 pulse exhaust manifold, which have not only been modeled but also manufactured and tested on an engine test bench able to carry out constant speed load transient tests. Finally, in order to estimate maximum improvement in engine performance, an optimum design of a synthesis exhaust manifold has been proposed and modeled showing that exist a potential not only to improve engine transient performance at low engine speeds but also the gas temperature at the catalyst inlet and the steady effective torque.     

船用凸轮-挺柱副摩擦润滑性能研究

随着船舶柴油机功率密度和转速等性能参数的不断提升,配气凸轮-挺柱副面临着更加严苛的工作环境,尤其是界面微观接触区的摩擦学特性,在瞬态载荷冲击、速度冲击、曲率变化及局部粗糙峰接触条件下,界面摩擦及闪温迅速突变,带来磨损和胶合等表面失效问题. 本研究中基于先进三维线接触混合润滑模型,考虑凸轮-挺柱副瞬态突变工况及几何变化、瞬态表面粗糙度影响以及润滑油非牛顿流体作用,采用稳定性好、收敛速度快的准系统数值分析方法开展凸轮-挺柱副摩擦闪温分析,揭示粗糙度参数、工况改变及几何结构对其润滑状态和摩擦闪温特性的影响规律,为船舶柴油机配气凸轮-挺柱副摩擦学优化设计及磨损胶合失效预测提供理论指导.      

摩擦诱导生物燃料碳烟微粒组分与结构变化机制研究

摩擦会诱导碳烟微粒参与润滑膜形成,但对润滑界面碳烟微粒组分和结构变化研究较少.为了进一步丰富碳烟摩擦学理论,在端面摩擦试验机上,分别以3%(质量分数)生物燃料碳烟(BS)污染的液体石蜡和CD SAE 15W-40全配方油为润滑油,探索了摩擦力诱导及Ti F3和Fe F3的催化作用下,BS微粒组分和结构的变化情况.利用XPS对摩痕区域表面膜碳元素Csp2和Csp3含量进行了定性定量表征;利用拉曼光谱仪分析了表面膜碳烟微粒结构变化,并对BS微粒组分和结构变化机制进行了讨论.结果表明:在294 N、1 500 r/min,催化剂Ti F3和Fe F3存在下,无定型碳含量降低(R3降低),表面有序化石墨烯含量明显增多(ID2/IG’增加),表面石墨烯缺陷位点明显增多(ID1/IG’).碳烟微粒在摩擦剪切及摩擦热的作用下,其外层结构容易发生剥离并在摩擦副表面形成润滑膜,然后因Ti F3和Fe F3的催化作用,润滑膜中碳元素会向有序化石墨烯转化.