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关键词： 缸套-活塞系统   动力学建模   磨损预测模型   关联维数  

摘要： 内燃机作为一种动力机械广泛应用于各行各业。缸套和活塞是内燃机中最为重要的部件,由于其工作环境极为恶劣,常常由于缸套表面磨损而失效,它们的磨损状态直接影响到内燃机的性能和寿命。因此,对内燃机缸套-活塞系统磨损状态进行监测和分析,对于提高内燃机可靠性和经济性具有重要的意义。有效的磨损状态监测可以预防意外故障的发生,降低维护成本,并通过及时的维护措施延长内燃机的使用寿命。本课题针对内燃机缸套-活塞系统的上述问题展开了以下研究: (1)推导建立活塞二阶运动模型、缸套振动响应模型以及活塞裙流体润滑模型,此模型充分考虑了缸套表面粗糙度以及缸套磨损对油膜厚度变化的影响。采用有限差分法对雷诺方程进行求解,Broyden算法对动力学耦合模型进行求解,得到了缸套振动加速度响应、活塞二阶运动、活塞裙油膜压力分布及活塞裙摩擦力变化趋势等关键动态性能指标,这些关键指标对深入了解和提升内燃机的运行效率极为重要。 (2)根据经典Archard磨损模型提出了一种用于预测缸套表面磨损深度的模型,模型中考虑压力与速度的时变性,将动力学模型中压力与速度的求解结果嵌入缸套磨损深度预测模型中,通过循环迭代仿真,不断对模型参数进行调整,最终建立了考虑缸套振动响应的缸套表面磨损深度预测模型。通过这个模型,不仅预测了不同转速与不同工作时间下缸套表面的磨损发展趋势,还对其演变过程进行了深入分析。 (3)测量了试验前后的缸套表面形貌及沿缸套轴向的表面粗糙度轮廓,对第四章中的磨损预测模型进行验证,并用在线磨粒图像监测系统实时采集磨粒图像,分析磨粒浓度变化趋势,进而分析缸套表面的磨损状态。 (4)针对试验台采集的振动加速度信号,进行基于G-P算法的信号分形维数计算,即关联维数分析。同时对缸套表面振动信号关联维数随缸套-活塞系统工作时间的变化趋势进行分析,结果表明,缸套表面振动信号关联维数的值随着工作时间的增加而减小,因此可以通过缸套表面振动信号关联维数值的变化趋势判断缸套表面的磨损趋势。

关键词： 智能机械系统   故障预测   健康管理  

摘要： 为了实现工业设备的预测性维护，本文对PHM系统的设计及实现进行了研究，包括状态监测、故障预测和维修决策支持。结果表明，通过整合先进的传感器技术和复杂数据分析算法，PHM系统显著提升了设备的运行可靠性和维护管理效率。

关键词： 热固性树脂基复合材料   改性方法   烧蚀   磨损   腐蚀  

摘要： 热固性树脂因其固化后不溶不融、硬度高、比刚性大、耐高温且成品具有优异的尺寸稳定性，在防护涂料、轨道交通、航空航天等广大应用领域获得了认可。然而，随着材料技术的高速发展，传统热固性树脂的力学性能已难以满足各行各业选用材料的性能要求。针对此类问题，目前的解决方案主要围绕新型热固性树脂的研发和对传统热固性树脂进行改性两方面。改性后的热固性树脂综合性能得到了显著提升，且制备周期较短，在抗烧蚀、耐磨损和耐腐蚀等领域起着至关重要的作用。本文综述了近年来热固性树脂基复合材料在抗烧蚀、耐磨损和耐腐蚀等表面防护领域的研究现状，并对其材料种类、防护机理及环境对其性能的影响进行了梳理和总结，探讨了热固性树脂基复合材料未来的发展方向，可为其在接下来的研究中提供理论和技术参考。

关键词： 镁基复合材料   Mg2Si相细化   TiB2纳米颗粒   力学性能   磨损率   磨损机制  

摘要： 本文采用半固态机械搅拌法成功制备了 TiB2/Mg-4Al-xSi(x=0.5,1.0,1.5,2.0)复合材料,分析了 TiB2纳米颗粒对Mg2Si相形貌和尺寸的影响,阐明了 TiB2/Mg-4Al-xSi(x=0.5,1.0,1.5,2.0)复合材料的强化机制,重点研究了 TiB2纳米颗粒和Si含量对TiB2/Mg-4Al-xSi(x=0.5,1.0,1.5,2.0)复合材料力学性能和耐磨性能的影响。研究结果如下: (1)添加TiB2纳米颗粒后,显著细化了 Mg-4Al-xSi(x=0.5,1.0,1.5,2.0)合金中共晶Mg2Si相和初生Mg2Si相,二者的形貌与尺寸得到改善;同时,初生Mg2Si相分布均匀性得到改善,α-Mg晶粒尺寸得到细化。随着Si含量的增加,Mg2Si相的体积分数有所增加,且初生Mg2Si相稍有团聚。 (2)在室温下,与Mg-4Al-xSi(x=0.5,1.0,1.5,2.0)合金相比,TiB2/Mg-4Al-xSi(x=0.5,1.0,1.5,2.0)复合材料的维氏硬度、抗压强度和屈服强度显著提高;随着Si含量的增加,抗压强度和屈服强度呈先上升后下降的趋势。其中,TiB2/Mg-4Al-1.5Si复合材料表现出最好的综合力学性能,相较于Mg-4Al-1.5Si合金,其抗压强度和屈服强度分别提高了 27.9%和 26.6%。 (3)在温度150℃下,TiB2/Mg-4Al-xSi(x=0.5,1.0,1.5,2.0)复合材料的屈服强度分别比Mg-4Al-xSi(x=0.5,1.0,1.5,2.0)合金的屈服强度提高了 3.33%、7.92%、15.99%和 17.94%,抗压强度分别提高了 2.39%、6.98%、19.25%和 27.48%。 (4)随着外加载荷的增加(5～20N),Mg-4Al-1.5Si合金和TiB2/Mg-4Al-1.5Si复合材料的磨损率也随之增加;在低载荷(5N)时,TiB2/Mg-4Al-1.5Si复合材料的磨损率比合金的磨损率减少了 0.24×10-5g/m,相对耐磨性提高了 23.1%。 (5)5N 载荷下,在 TiB2/Mg-4Al-xSi(x=0.5,1.0,1.5,2.0)复合材料中,TiB2/Mg-4Al-1.5Si复合材料的磨损率最低,比TiB2/Mg-4Al-0.5Si复合材料的磨损率减少了 0.38×10-5g/m,相对耐磨性提高了 32.2%。随着Si含量的增加,复合材料的磨损机制由黏着磨损和氧化磨损向磨粒磨损和氧化磨损转变。