《基於聲發射分析的替代燃料柴油機摩擦磨損診斷研究》是依託太原理工大學，由谷豐收擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於聲發射分析的替代燃料柴油機摩擦磨損診斷研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：谷豐收
- 依託單位：太原理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
為滿足內燃機新型清潔燃料、摩擦損失減少、故障監測研發和套用中對摩擦磨損實時精確監測的要求，本課題將基於聲發射信號的分析來開展對內燃機摩擦學行為的研究。首先通過建立一個全面的潤滑模型來仿真內燃機活塞-缸套潤滑過程,著重研究由邊界潤滑，潤滑油物化因素，活塞側擊和潤滑油氣蝕所導致的摩擦磨損及其聲發射機理。然後通過表面聲發射信號的分析來驗證和完善這一模型。柴油機表面聲發射的信號是眾多激勵源回響的綜合，相互干擾，為此本課題同時開展對處理非平穩時變衝擊信號的並行短時局域波自適應小波分析的理論研究，以融合模型預測結果,提取確定表征摩擦磨損的聲發射信號和特徵參數。建立基於聲發射的定量表達柴油機缸套摩擦磨損和功率損失的診斷方法，為實時精確診斷和監測內燃機摩擦磨損系統的開發提供理論支撐和技術保證。
結題摘要
為滿足內燃機新型清潔燃料、減摩增效、故障監測技術研發和套用中對摩擦磨損實時精確監測的要求，項目基於理論建模與聲發射信號分析，對內燃機摩擦動力學行為就以下五方面進行深入研究： （1）改進了活塞環-缸套摩擦潤滑模型。將缸套表面高頻動態變形的耦合作用引入潤滑建模，項目對潤滑摩擦過程開展了仿真研究，明確了微凸體摩擦動態行為隨著流體動壓潤滑效應的減小而增大，而粘滯摩擦動態行為隨著流體動壓潤滑效應的增大而增大。揭示了超聲高頻振動可以改善粘滯摩擦動態行為，從而為內燃機減摩增效最佳化設計提供了新的途徑與理論依據。 （2）建立了兩種基本的潤滑摩擦聲發射分析模型：微凸體-微凸體碰撞分析模型和油液-微凸體互動作用分析模型，首次闡釋了邊界、混合和動壓潤滑過程中所產生聲發射應為連續穩定的局域波，其幅值取決於速度和粘度，受壓力的影響較小；在諸如潤滑油品質惡化，不完全燃燒，潤滑表面異常等情況下，該局域波將呈現非穩態特性。 （3）搭建了多功能單缸柴油機試驗系統，能夠有效地進行不同潤滑油品、不同燃料、缸套高頻激勵和不同運行工況（包括倒拖試驗）條件下的試驗研究，準確地測試發動機運行參數，包括摩擦損耗、缸內壓力、結構振動、缸體和缸套的聲發射回響。從而為所建潤滑摩擦模型和聲發射機理模型的驗證與完善，以及聲發射信號特徵的全面準確分析提供了準確可靠的數據。 （4）開發了基於小波分析的局域波分離算法。通過研究各種閾值去噪算法，提出了基於活塞運動速度的自適應閾值局域波分離算法，從強非穩態背景噪聲中將潤滑摩擦所產生的微弱局域聲發射信號有效的分離出來，並將其分解為局域穩態波和局域非穩態波，以有效地表征動壓潤滑過程中正常摩擦損耗和異常磨損狀態。 （5）評估了摩擦潤滑狀態。利用局域穩態波和局域非穩態波的幅值變化特性對替代燃料、潤滑油品、潤滑油惡化、潤滑條件等因素引起的內燃機活塞-缸體組件摩擦磨損狀態的變化進行了有效監測與早期故障診斷。
