ICS27.020

CCSJ92

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CSICEXXXX-202X

活塞環(huán)-氣缸套抗拉缸性能的評(píng)價(jià)方法

EvaluationMethodofPistonRing-CylinderLinerAnti-ScuffingPerformance

XXXX-XX-XX發(fā)布XX-XX-XX實(shí)施

中國(guó)內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)發(fā)布

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活塞環(huán)-氣缸套抗拉缸性能的評(píng)價(jià)方法

警告：本文件的應(yīng)用可能涉及到某些有危險(xiǎn)性的材料、操作和設(shè)備，但未對(duì)與此有關(guān)的所有安全問(wèn)

題都提出建議。因此，用戶在使用本文件之前有責(zé)任制定相應(yīng)的安全和防護(hù)措施，并確定相關(guān)規(guī)章限制

的適用性。

1范圍

本文件規(guī)定了活塞環(huán)-氣缸套抗拉缸性能試樣級(jí)平臺(tái)試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法的術(shù)語(yǔ)及定義、試驗(yàn)原理、試樣

處理、試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)結(jié)果處理等。

本文件適用于道路車輛、農(nóng)用拖拉機(jī)和林業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械、機(jī)車、船舶等內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力裝置的活塞

環(huán)-氣缸套試樣在滑動(dòng)摩擦條件下的抗拉缸性能試驗(yàn)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T1149.1-2008內(nèi)燃機(jī).活塞環(huán).第1部分:通用規(guī)則

JB/T13501.1-2018內(nèi)燃機(jī)大缸徑活塞環(huán)第1部分：通用規(guī)則

JB/T5082.7-2011內(nèi)燃機(jī).氣缸套.第7部分：平臺(tái)珩磨網(wǎng)紋.技術(shù)規(guī)范及檢測(cè)方法

3術(shù)語(yǔ)和定義

下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

3.1

摩擦

兩個(gè)相互接觸的物體，在外力作用下發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，接觸面之間就會(huì)產(chǎn)生一種

阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。

3.2

滑動(dòng)摩擦

當(dāng)一物體沿著另一物體表面滑動(dòng)時(shí)，接觸表面之間的摩擦。

3.3

摩擦力

兩個(gè)相互接觸的物體，在外力作用下發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，接觸面之間發(fā)生的阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力。

3.4

黏著磨損

當(dāng)摩擦副表面相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，由于黏著效應(yīng)所形成的黏著結(jié)點(diǎn)發(fā)生剪切斷裂，被剪切的材料或脫落成

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磨屑，或由一個(gè)表面遷移到另一個(gè)表面。

3.5

拉缸

在滑動(dòng)方向上以黏著磨損形式在氣缸套和活塞環(huán)表面上出現(xiàn)溝槽樣劃痕的現(xiàn)象。

3.6

抗拉缸時(shí)間

從停止供油到發(fā)生拉缸所持續(xù)的時(shí)間。

4原理

在一定轉(zhuǎn)速、載荷、溫度和潤(rùn)滑介質(zhì)下，活塞環(huán)試樣與氣缸套試樣做往復(fù)滑動(dòng)摩擦，采用力傳感器

實(shí)時(shí)測(cè)量摩擦力，當(dāng)達(dá)到規(guī)定時(shí)間后，通過(guò)停止供應(yīng)潤(rùn)滑油，使得氣缸套試樣和活塞環(huán)試樣之間油膜厚

度逐漸減薄，直至拉缸。

以貧油試驗(yàn)中斷油摩擦階段摩擦力為參量，找出突增前摩擦力與突增后摩擦力切線相交的時(shí)刻，確

定停油到拉缸所持續(xù)的時(shí)間為抗拉缸時(shí)間，從而評(píng)價(jià)活塞環(huán)-氣缸套的抗拉缸性能。

本試驗(yàn)通過(guò)適當(dāng)改變部分模擬條件來(lái)獲得更嚴(yán)苛的試驗(yàn)工況來(lái)強(qiáng)化磨損，同時(shí)又不對(duì)模擬條件過(guò)

度強(qiáng)化，保持活塞環(huán)-氣缸套試樣處于邊界潤(rùn)滑狀態(tài)進(jìn)行磨合階段試驗(yàn)，使其磨損形式不發(fā)生轉(zhuǎn)變，進(jìn)

而保證試驗(yàn)的模擬性。

5試驗(yàn)方法

采用基于油膜耗散機(jī)制的貧油試驗(yàn)方法評(píng)價(jià)活塞環(huán)-氣缸套摩擦副的抗拉缸性能。

拉缸試驗(yàn)分為兩個(gè)連續(xù)的階段，即磨合階段和斷油摩擦階段。其中磨合階段的法向載荷可采用階梯

加載至目標(biāo)載荷，此階段應(yīng)連續(xù)定量供油（嚴(yán)格控制供油量）；磨合階段結(jié)束后停止供油，進(jìn)入斷油摩

擦階段，在轉(zhuǎn)速、溫度、載荷等試驗(yàn)參數(shù)不變的條件下，持續(xù)運(yùn)行至活塞環(huán)-氣缸套摩擦副發(fā)生拉缸，

停機(jī)結(jié)束試驗(yàn)。

6試驗(yàn)設(shè)備要求

拉缸試驗(yàn)應(yīng)采用往復(fù)式摩擦磨損試驗(yàn)設(shè)備，如圖1所示。設(shè)備具體參數(shù)要求如下：

(1)往復(fù)試驗(yàn)機(jī)行程應(yīng)大于活塞環(huán)試樣厚度的三倍；

(2)往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)速不大于1000r/min;

(3)具有加熱到300℃或者冷卻到-40℃的能力，溫度波動(dòng)范圍±1℃；

(4)具有在活塞環(huán)-氣缸套接觸區(qū)域施加至少80MPa載荷的能力；

(5)實(shí)時(shí)連續(xù)記錄摩擦力；

(6)潤(rùn)滑油供給流量不大于5ml/min，穩(wěn)定可控；

(7)滿足活塞環(huán)試樣和氣缸套試樣均勻接觸的需要。

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圖1往復(fù)式摩擦磨損試驗(yàn)設(shè)備原理示意圖

7試樣要求

7.1活塞環(huán)試樣

活塞環(huán)試樣需從活塞環(huán)零件上切取，且活塞環(huán)試樣的圓周方向長(zhǎng)度PW應(yīng)大于氣缸套試樣寬度CW

的1.5倍，活塞環(huán)試樣尺寸示意如圖2所示。

圖2活塞環(huán)試樣尺寸示意圖

活塞環(huán)試樣在開(kāi)口兩側(cè)60°范圍內(nèi)切取，且舍棄緊鄰開(kāi)口的兩個(gè)試樣。

7.2氣缸套試樣

氣缸套試樣需從氣缸套零件上止點(diǎn)附近切取，氣缸套內(nèi)表面形貌特征需完好保留，氣缸套試樣厚度

CH=5mm~20mm，可根據(jù)試驗(yàn)設(shè)備要求進(jìn)行調(diào)整，長(zhǎng)度CL為活塞環(huán)試樣厚度PL的5倍，寬度CW為

活塞環(huán)試樣厚度PL的1~3倍。氣缸套試樣尺寸示意如圖所示。

圖3氣缸套試樣尺寸示意圖

7.3試樣清理及保存

試驗(yàn)前后，所有試樣分別在丙酮中用超聲波清洗機(jī)清洗兩次，每次10min。

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所有試樣必須保存在密封干燥的環(huán)境中。

8試驗(yàn)步驟

8.1試驗(yàn)應(yīng)在無(wú)震動(dòng)、無(wú)粉塵的環(huán)境中進(jìn)行。

8.2將活塞環(huán)試樣和氣缸套試樣分別放入往復(fù)摩擦磨損試驗(yàn)設(shè)備的夾具中，活塞環(huán)試樣圓周方向與氣

缸套試樣寬度方向的中心對(duì)正，調(diào)整活塞環(huán)或者氣缸套夾具，使其接觸。

8.3在氣缸套試樣表面均勻涂覆潤(rùn)滑油，啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)。

8.4啟動(dòng)潤(rùn)滑油泵，向活塞環(huán)-氣缸套摩擦副供油。

8.5啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)的加熱或者制冷功能，恒定在試驗(yàn)設(shè)定溫度。

8.6調(diào)整試驗(yàn)機(jī)至目標(biāo)轉(zhuǎn)速后，逐漸加載至目標(biāo)載荷。

8.7磨合時(shí)間完成后，停止供油，試驗(yàn)機(jī)連續(xù)運(yùn)行，至活塞環(huán)和氣缸套試樣表面出現(xiàn)拉缸，自動(dòng)或者手

動(dòng)停機(jī)。

8.8分析摩擦力曲線，獲得該摩擦副在對(duì)應(yīng)試驗(yàn)條件下的抗拉缸時(shí)間。

9試驗(yàn)結(jié)果處理

9.1拉缸發(fā)生時(shí)刻的確定

在貧油試驗(yàn)中，以斷油階段摩擦力突增前與突增后的摩擦力曲線的切線交點(diǎn)，作為活塞環(huán)-氣缸套

摩擦副開(kāi)始出現(xiàn)拉缸的時(shí)刻，如圖4所示的Tq。

圖4貧油試驗(yàn)的摩擦力變化示意圖

9.2抗拉缸時(shí)間計(jì)算方法

T=Tq-Th

式中：

T—抗拉缸時(shí)間；

Th—停止向活塞環(huán)-氣缸套試樣供油的時(shí)刻；

Tq—活塞環(huán)-氣缸套試樣發(fā)生拉缸的時(shí)刻。

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