机器人课程论文模版
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机器人概论论文(共5篇)第一篇:机器人概论论文论机器人摘要:简要回顾了机器人技术的发展历程,介绍了当今世界机器人技术。
并预测了今后机器人技术的发展趋势及发展策略。
关键词:机器人,机器人技术,发展机器人的诞生与发展1920年克作家卡雷尔.卡佩克发表了科幻剧本《罗萨姆的万能机器人》。
剧情是这样的:罗萨姆公司把机器人作为人类生产的工业产品推向市场,让它去充当劳动力,以呆板的方式从事繁重的劳动。
后来,罗萨姆公司使机器人具有了感情,在工厂和家务劳动中,机器人成了必不可少的成员。
该剧预告了机器人的发展对人类社会的影响。
在剧本中,卡佩克把捷克语“Robota”(农奴)写成了“Robot”(机器人)。
这也是人类社会首次使用“机器人”这一概念。
自动化技术的发展,特别是计算机的诞生,推动了现代机器人的发展。
50年代是机器人的萌芽期,其概念是“一个空间机构组成的机械臂,一个可重复编程动作的机器”。
1954年美国戴沃尔发表了“通用重复型机器人”的专利论文,首次提出“工业机器人”的概念;1958年美国联合控制公司研制出第一台数控工业机器人原型;1959年美国UNIMATION公司推出第一台工业机器人。
60年代随着传感技术和工业自动化的发展,工业机器人进入成长期,机器人开始向实用化发展,并被用于焊接和喷涂作业中。
70年代随着计算机和人工智能的发展,机器人进入实用化时代。
日本虽起步较晚,但结合国情,面向中小企业,采取了一系列鼓励使用机器人的措施,其机器人拥有量很快超过了美国,一举成为“机器人王国”。
80年代,机器人发展成为具有各种移动机构、通过传感器控制的机器。
工业机器人进入普及时代,开始在汽车、电子等行业得到大量使用,推动了机器人产业的发展。
为满足人们个性化的要求,工业机器人的生产趋于小批量、多品种。
90年代初期,工业机器人的生产与需求进入了高潮期:1990年世界上新装备机器人81000台,1991年新装备76 000台。
工业机器人引言工业机器人是一种能够自动执行复杂任务的可编程装置。
由于其高效、高精度和高稳定性,工业机器人已经在生产制造行业得到了广泛应用。
本文将介绍工业机器人的发展历程、工作原理、应用领域以及未来发展趋势。
发展历程工业机器人的历史可以追溯到20世纪60年代。
最早的工业机器人是由美国斯坦福大学的研究人员发明的,用于协助汽车制造。
在接下来的几十年中,工业机器人得到了许多技术创新和改进。
当今的工业机器人已经实现了许多先进功能,例如感知能力、人机协作和自主导航等。
工作原理工业机器人的工作原理通常包括以下几个关键步骤:1.感知环节:机器人通过各种传感器来感知外部环境,例如视觉传感器、力测传感器等。
这些传感器可以帮助机器人获取周围物体的位置、形状和状态等信息。
2.规划与控制:基于感知结果,机器人需要进行规划与控制,确定执行任务的路径和动作。
这通常通过预先编程或者机器学习等方法来实现。
3.执行任务:一旦机器人确定好路径和动作,它会自动执行任务。
机器人的执行通常包括移动、抓取、放置等动作。
应用领域工业机器人在许多领域都得到了广泛应用。
以下是一些常见的应用领域:制造业工业机器人在制造业中发挥着重要作用。
它们可以执行重复性的、危险的或繁重的任务,例如焊接、喷涂、装配等。
机器人的高精度和高效率可以大大提高生产效率和品质。
医疗保健工业机器人在医疗保健领域也有着广泛应用。
例如,在手术中,机器人可以辅助医生进行高精度的操作,从而提高手术成功率并减少风险。
物流和仓储工业机器人在物流和仓储领域可以帮助实现自动化的仓库操作。
机器人可以自动搬运货物、装载和卸载货车,大大提高了物流效率和准确性。
未来发展趋势工业机器人的未来发展趋势有以下几个方面:1.人机协作:未来的工业机器人将更加注重与人的合作。
机器人将能够与人类工作人员实现紧密的协作,相互补充优势,提高生产效率和安全性。
2.人工智能:随着人工智能技术的快速发展,工业机器人将具备更强的智能化能力。
《机器人技术导论》课程论文(注:本文参照百度搜索文库,进行了相关具体的整理与归纳)《类人型机器人——ASIMO的问世》专业:*******班级:**********学号:*********姓名:*****成绩评定:类人型机器人——ASIMO的问世简介相信很多人对机器人的最初印象,会是来自于科幻小说或是科幻电影里,而今,人类的创造能力就如同其无限的想象能力一般,机器人早已不是存在于虚拟的世界里,它已随着科技的进步“登堂入室”,与我们的生活密不可分。
“机器人”一词起源于捷克语,意为强迫劳动力或奴隶。
这个词是由剧作家Karel Capek 引入的,他虚构创作的机器人很象 Frankenstein 博士的怪物——由化学和生物学方法而不是机械方法创造的生物。
但现在流行文化中的机械机器人和这些虚构的生物创作物没多大区别。
想象一下未来的生活,机器人在你家里帮你煮饭,帮你做家务,帮你打扫房间或者在你工作的时候递上一杯热热的咖啡?机器人已经能够代替人类做很多人类不想做的事情,甚至不能做的事情。
在世界各地的很多现代化工厂中,机器人已经很早就代替工人组装汽车,尤其是那些重复性很高的工作。
现在的商场里,也早已开始出售各种类型的清洁机器人,能够自动帮助你清洁家里的地面,虽然目前功能上单一了一点,但是毕竟也帮你做了不少工作。
日本的本田公司(Honda)在1986年就开始类人机器人的研究工作,到了2011年为止已经20多年了。
在这20多年中,他们在这个领域取得了举世瞩目的成绩,ASIMO的研制成功让Honda公司成为目前这个领域最领先的公司。
在这篇文章中,我们将详细了解一下ASIMO 是如何工作的,基本的原理是什么。
ASIMO的名称由来ASIMO, 代表 Advanced Step in Innovative Mobility。
是日本本田公司开发的目前世界上最先进的步行机器人。
也是目前世界上唯一能够爬楼梯,慢速奔跑的双足机器人。
机器人技术论文六篇机器人技术论文范文1机器人技术教育是指围绕机器人而开展的教与学活动,幼儿到成人都可以是教育对象,它以多视角、多样化的教学模式,达到寓教于乐的教育目的。
机器人技术教育的内容,并不受限于传统的教学模式。
以机器人作为教学活动的载体,不仅可以使教学具有科技含量,提升同学的学习爱好,还能培育同学的创新精神、综合实践力量和协作力量。
当然,在近年来的各类科技活动项目中,与机器人有关的项目不算许多,关于机器人的创新教学,还处于初级阶段。
因此,探究怎样通过机器人教学提高同学的创新力量,是现阶段最迫切需要解决的问题之一。
1.机器人技术教育的意义提升同学的创新力量创新力量作为一个国家、民族进步和富强的动力,在当今社会,其价值不言而喻。
我国的传统应试教育模式已被质疑多年,每年培育出的人才虽然在数量上远超西方一些国家,但其质量参差不齐,尤其是在创新力量方面不能尽如人意。
尽管近几年始终在提倡素养教育,却仍旧无法转变现状。
因此,同学创新力量的培育至关重要。
随着机器人教育活动日益普及,它在培育青少年制造力过程中凸显的优势已受到各界关注。
机器人教育围绕同学因材施教,老师只扮演引导者的作用,传授最基本的理论学问,剩下的需要同学通过动手实践来猎取新的学问和信息。
对于一些问题,同学必需给出自己的创新解决方案,这样可以培育同学的制造性思维力量。
2.提高同学的学习动机和爱好爱因斯坦说过:“对一切来说,只有喜爱才是最好的老师,它远远赛过责任感。
”这表明白爱好的培育对于学习的重要性。
由于有爱好,所以会专注,同学学习效率的凹凸在很大程度上取决于是否有学习爱好。
机器人技术可以提高同学的学习爱好,并转变传统的教育模式和理念,以玩带学,在消遣中、在奇怪心的驱使下,让同学主动去学习。
3.增加团队合作意识机器人竞赛活动所需要的学问相当广泛,完成这个任务需要让同学分成组,由组内成员一同探究学习。
假如某一成员有了新发觉,大家可以一起共享、争论、协商,共同进步和学习,组与组之间进行比拼。
一、人工智能的定义解读人工智能(Artificial Intelligence),英文缩写为AI,也称机器智能。
“人工智能”一词最初是在1956年的Dartmouth学会上提出的。
它是计算机科学、控制论、信息论、神经生理学、心理学、语言学等多种学科互相渗透而发展起来的一门综合性学科。
从计算机应用系统的角度出发,人工智能是研究如何制造智能机器或智能系统来模拟人类智能活动的能力,以延伸人们智能的科学。
人工智能是计算机科学的一个分支,它企图了解智能的实质,并生产出一种新的能与人类智能相似的方式做出反应的智能机器。
人工智能的发展史是和计算机科学与技术的发展史联系在一起的,目前能够用来研究人工智能的主要物质手段以及能够实现人工智能技术的机器就是计算机,人工智能在21世纪必将为发展国民经济和改善人类生活做出更大的贡献。
二、人工智能的发展历程事物的发展都是曲折的,人工智能的发展也是如此。
人工智能的发展历程大致可以划分为以下五个阶段:第一阶段:20世纪50年代,人工智能的兴起和冷落。
人工智能概念在1956年首次提出后,相继出现了一批显著的成果,如机器定理证明、跳棋程序、通用问题s求解程序、LISP表处理语言等。
但是由于消解法推理能力有限以及机器翻译等的失败,使人工智能走入了低谷。
这一阶段的特点是重视问题求解的方法,而忽视了知识的重要性。
第二阶段:60年代末到70年代,专家系统出现,使人工智能研究出现新高潮。
DENDRAL化学质谱分析系统、MYCIN疾病诊断和治疗系统、PROSPECTIOR探矿系统、Hearsay-II语音理解系统等专家系统的研究和开发,将人工智能引向了实用化。
并且,1969年成立了国际人工智能联合会议(International Joint Conferences onArtificial Intelligence 即IJCAI)。
第三阶段:80年代,随着第五代计算机的研制,人工智能得到了飞速的发展。
机器人自动化专业论文(共5篇)第一篇:机器人自动化专业论文摘要:本设计是根据机器人系统与PLC控制系统的之间的逻辑控制为准则,对两者之间信号的编码组合,然后提出汽车焊接系统集成行业自动程序标准化的方案,能够使用户程序做到可移植性,易读性,准确追踪故障点。
关键词:PLC;机器人;标准化引言随着工业技术发展,工业机器人自动化生产线已成为当前智能化装备的主流及发展方向。
机器人多用在自动工位上,由外围设备控制用户程序启动和运行,实现自动控制,提高了工厂的生产效率,降低损耗、实现效益扩大化。
本文主要介绍着FANUC系统机器人由三菱PLC实现自动标准化控制方案。
控制系统2.1 系统结构设计本系统的结构由机器人系统和PLC控制系统组成,采用CC-Link 分散型I/O控制方案,系统结构如图1所示。
PLC完成机器人的用户程序控制和现场总线信号采集,HMI完成显示信号状态、报警、控制管理等功能[1]。
2.2 系统工作原理本系统是基于CC-Link现场总线的工业过程控制局域网,PLC对机器人的控制属于自动控制,通过PLC实现不同条件时对机器人不同用户程序的调用与控制,实现同一台机器人完成不同工作的柔性化控制。
同时机器人程序运行过程中,PLC对机器人的特定段进行分段控制,对进入特定运动区域进行信号互锁与禁止保护,同时PLC处理采集机器人和外围设备信号反映到人机交互界面,供现场操作人员判断机器人的运行状态和故障处理[2]。
标准化程序设计3.1 标准化程序概念在自动化系统集成行业中,标准化程序就是规范用户程序结构和逻辑,能够使用户程序结构清晰、简明易懂、缩短维护周期、可移植性提高,减少故障等。
3.2 标准化信号编码首先我们对PLC与机器人(Robot在表中简称R)之间信号进行处理[3],对工装夹具的车型及机器人的每个程序,每条路径做一些编码。
如表格1所示。
3.3 标准化程序工作流程设计在一个机器人和周围工装夹具的工作站的焊接过程中,分为两步:一是任务开始验证,在一个周期内每次程序运行,PLC都会对机器人的准备位做出判断,如果不在准备位,就会调用回到准备位的程序,让机器人回到准备位,这时准备位的验证任务关闭。
机器人工程专业论文1. 引言机器人工程是一个快速发展的领域,它涉及到机械工程、电气工程、计算机科学等多个学科的综合应用。
本论文将重点探讨机器人工程的发展历程、应用领域以及未来前景。
2. 机器人工程的发展历程机器人工程起源于20世纪20年代,最初被广泛应用于工业生产线上的重复性操作。
随着技术的不断进步,机器人的功能不断扩展,从简单的机械臂发展到可以模拟人的行为和思维的智能机器人。
近年来,机器人尤其是服务型机器人在医疗、教育、农业等领域得到了广泛应用。
3. 机器人工程的应用领域3.1 工业领域机器人在工业领域的应用越来越广泛,可以完成重复性的、危险的或高精密度的工作任务。
机器人可以提高生产效率,减少人力成本,并且在一些危险环境中代替人工操作,保障工人的安全。
3.2 医疗领域机器人在医疗领域的应用主要包括手术辅助、康复训练和医疗陪护等方面。
机器人手术可以提高手术的准确性和精度,减少手术风险;机器人康复训练可以帮助患者恢复运动功能;医疗陪护机器人可以为病患提供日常照料和陪伴。
3.3 农业领域机器人在农业领域的应用主要集中在农业机械化和农田管理方面。
例如,自动化播种机器人可以提高农作物的种植效率,农业无人机可以通过遥感技术监测农田的生长状况,帮助农民做出合理的决策。
4. 机器人工程的未来前景随着人工智能和大数据技术的发展,机器人工程的未来前景十分广阔。
未来的机器人将更加智能化、个性化和人性化。
机器人将能够更好地理解和与人类进行交流,帮助人类解决更复杂的问题。
例如,智能家居机器人将能够根据人类的习惯和需求,自动调节室内的温度、光线等环境参数;智能医疗机器人将能够提供更精准的诊断和治疗方案。
5. 结论机器人工程是一个多学科交叉的领域,其应用领域广泛,未来发展前景看好。
通过不断创新和技术的突破,机器人将为人类带来更多的便利和实惠,推动社会的进步和发展。
需要进一步加强对机器人工程的研究和发展,培养更多的专业人才,从而推动机器人工程的更快发展。
机器人视觉课程设计论文一、教学目标本课程的教学目标旨在让学生掌握机器人视觉的基本原理、技术和应用。
通过本课程的学习,学生将能够理解并描述机器视觉的基本概念,掌握常用的图像处理和分析方法,了解机器视觉在实际应用中的关键技术。
具体来说,知识目标包括:1.理解机器视觉的基本原理和概念。
2.掌握常用的图像处理和分析方法。
3.了解机器视觉在实际应用中的关键技术。
技能目标包括:1.能够使用常用的机器视觉库和工具进行图像处理和分析。
2.能够设计和实现简单的机器视觉应用。
情感态度价值观目标包括:1.培养学生对新技术的敏感性和好奇心。
2.培养学生对科技创新和应用的积极态度。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括机器视觉的基本原理、常用的图像处理和分析方法,以及机器视觉在实际应用中的关键技术。
具体来说,教学大纲如下:1.机器视觉概述:介绍机器视觉的定义、原理和发展历程。
2.图像处理:包括图像的采集、预处理、特征提取和描述。
3.图像分析:包括目标检测、分割、识别和跟踪。
4.机器视觉应用:介绍机器视觉在工业、农业、医疗等领域的应用案例。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性,本课程将采用多种教学方法,包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法。
1.讲授法:用于讲解机器视觉的基本原理和概念。
2.讨论法:用于讨论机器视觉的应用案例和实际问题。
3.案例分析法:用于分析具体的机器视觉应用案例。
4.实验法:用于实践和验证机器视觉的基本原理和方法。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,丰富学生的学习体验,我们将选择和准备以下教学资源:1.教材:选择一本与机器视觉相关的教材作为主要学习资料。
2.参考书:推荐一些与机器视觉相关的参考书籍,供学生深入学习和参考。
3.多媒体资料:收集一些与机器视觉相关的视频、动画和图片等多媒体资料,用于辅助教学和增强学生的学习兴趣。
4.实验设备:准备一些实验设备,如摄像头、计算机等,用于实验和实践环节。
《机器人学》课程论文(履带式机器人)《机器人学》课程论文姓名:李靖学号: 320201050106专业班级:机电2001指导老师:徐曼曼成绩:2022年 6 月 17 日目录前言 2一、机器人的运动学分析 3二、机器人运动学模型建立 5三、稳定性分析 8四、机器人三维模型仿真 10五、机器人运动轨迹规划 11六、参考文献 24前言履带式机器人在野外非结构化场景中有着广泛应用,本文参考四轮驱动机器人(SSMR)运动模型分析思路,对履带式机器人的运动规律及特性进行了详细分析;接着将履带式机器人的运动模型抽象简化为两轮差速驱动机器人模型,构建其运动学模型;最后从实际应用角度对比分析履带式机器人和轮式机器人的优缺点及其适用范围。
一、机器人的运动学分析从基本的运动原理分析,履带式机器人与四轮驱动机器人(SSMR)十分相似——均为滑动转向。
如图1.2(a)所示,四轮驱动机器人(SSMR)基于滑动转向的原理已经在文章《四轮驱动(SSMR)移动机器人运动模型及应用分析》中详细分析,其中需要注意一个结论:四轮驱动机器人(SSMR)的左(右)侧两轮子转速应保持一致。
(c)履带式机器人图 1.1基于滑动转向的机器人.(a)四轮驱动机器人;(b)六轮驱动机器人;(c)履带式机器人.假如将四轮驱动机器人扩展为图1.1(b)中的六轮驱动机器人,其基本的运动原理是不变的进一步分析履带式机器人(见图1.1(c)),单侧履带可等效视为“无穷多个小轮子”,且这单侧的“无穷多个小轮子”的“转速”是一致的。
所以,履带式机器人的转向方式和四轮驱动机器人(SSMR)的是一致的,也是滑动转向。
具体来讲,履带式机器人转向和四轮驱动机器人(SSMR)转向的基本原理是一致的,均是通过控制两侧履带(或轮子)的相对速度实现的,但二者也有区别:履带对地面产生的剪切和压力分布,是不同于轮子的。
所以,履带式机器人的运动模型与四轮驱动机器人(SSMR)的相似但有区别。
0 据资料介绍:世界能源的1/3~1/2是以不同形式消耗在克服机械零件对偶表面相互作用的摩擦上。
船舶机器运转时,机器上具有相对运动的运动副零件会发生配合表面的摩擦,引起磨损。
对于船用柴油机来说,目前无论是二冲程的低速机还是四冲程的中速机,燃油消耗率已降至163g/(kW ·h )左右,热效率达到50﹪以上,但能量消耗在运动副的摩擦约占10﹪左右。
而气缸套是船舶柴油机燃烧室部件中的主体,由于其工作条件恶劣,极易磨损,其主要失效模式为磨损,尤其是气缸套表面的异常磨损更应加以重视。
如果气缸套磨损超过正常标准(0.4﹪~0.8﹪缸径)时,燃烧室就会失去密封性,使气缸套的工作性能变坏,柴油机性能急剧下降,出现启动困难,功率下降,燃油和润滑油的消耗量增大,使用寿命缩短以及排气冒黑(蓝)烟等现象。
而船舶在航行期间,柴油机气缸套发生异常磨损主要是轮机管理不良的结果。
因此,轮机人员必须在提高管理水平,加强管理的同时,充分了解船舶柴油机气缸套异常磨损的类型及其产生机理、磨损规律,并采取积极的预防措施和修复工艺,以提高气缸套的耐磨性,从而使柴油机保持良好的性能。
正文内1.5倍行距,章与章之间空两行,章标题下空一行,章中节、小节之间不空行。
的因素。
根据磨损机理的不同,可将气缸套的磨损分为粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损、撞击磨损及复合磨损等。
当柴油机在不同工况下工作时,某种磨损类型会起主导作用。
1.1有一层极薄的油膜,摩擦表面的部分尖锋会刺破油膜发生接触,如由于润滑条件差,局部高温等,使滑动表面缺乏充足的润滑油膜,就使摩擦表面间发生金属的直接接触加剧。
当两滑动表面在压力下有极微小部分的金属直接接触时,便形成局部高温,使两者熔粘着、脱落、逐步扩大形成粘着磨损[1]。
2粘着磨损一般在气缸套上部靠近第一道活塞环上止点位置处较为严重,有局部金属粘着现象,可以观察到带有不规则边缘的沟痕、皱折以及擦痕和锥形凹坑等。
当发生“拉缸”或“抱缸”时,在缸壁上可看到活塞咬死的痕迹和沿长度方向较深的擦伤,严重时整个表面布满“咬死”的粘着痕迹。
3)粘着磨损的影响因素粘着磨损的影响因素如下:(1)气缸套材质不良或壁厚不均匀以及气缸盖螺栓预紧力不均匀。
(2(3(4)润滑油选用不当或油量不足。
(5)柴油机经常超负荷运转。
1.2 磨粒磨损1)磨粒磨损的成因压、滚撞,使金属脱落,便造成磨粒磨损。
磨粒主要来源于:燃油在催化过程中留下的催化剂粉末;燃油在贮存和运输过程中进入的锈、砂和其他硬质颗粒;磨屑;燃烧生成的灰分和炭粒;随空气进入气缸的粉末以及被污染的润滑油等。
在活塞的高速运转下,这些坚硬的凸起或微粒造成气缸套表面材料的移动或脱落。
大量的研究表明,引起气缸套磨粒磨损的主要原因是由于气缸内混入微小坚硬的固体颗粒物所致。
2)磨粒磨损的特征气缸套内壁沿活塞运动方向有微细的、长短不一的直线形擦痕,严重时会出现较深的刮伤、沟槽。
当空气滤清器效果较差或不用滤清器时,因进气中灰尘较多,则活塞上止点第一道气环所对应的气缸壁处磨损量最大;当润滑油中杂质较多时,则活塞下止点第一道油环所对应的气缸壁处磨损较严重。
一般情况下,气缸内吸入的空气过脏以及严重积炭造成的磨损,其磨损最大部位在气缸套的中上部;因润滑油中含有大量硬质微粒而造成的磨损,其最大磨损部位在气缸套的中下部。
3(1定量化关系式(1)式中,V 为磨损体积,σd 为磨粒直径,H d 2/3,这表明磨粒磨损的磨损颗粒而导致磨损,磨损时产生微切屑与犁沟。
由此可知材料磨粒磨损的两个主要过程直接与σ,N ,d (其它条件一定)有关,而σ,N 一定时,d 就起着决定性作用。
当磨粒粒度小于油膜厚度时,磨粒浮游于润滑油膜之中,这时外加载荷由油膜承担,磨粒不直接承载,不能导致磨粒磨损。
当磨粒粒度等于或大于油膜厚度时,则破坏油膜,直接承载而参与磨粒磨损。
另外,当磨粒粒度在1~10μm 范围时,由于其大小与正常磨损颗粒大小相当,因而其磨粒引起异常磨损的作用不太大。
当磨粒在润滑油中的质量分数一定时,磨粒粒度越大则其数量越少,则活塞环、缸套的磨损表面都随磨粒质量分数增大其磨损沟槽变深变宽,而其沟槽的数量相应减少。
(2)磨粒质量分数对磨损性能的影响由V∝σLNd2/H可以得出:线磨损值W L∝N1/3,当磨粒质量分数增加,其磨损表面的沟槽也相应增加,其表面变得逐渐平滑。
当质量分数增大到一定程度后,磨损增加的速率就会趋于缓慢。
这是因为当质量分数增大到一定程度之后,直接与磨损表面接触的磨粒数就趋于一定值,故磨损增加速率就会缓慢下来。
1.3 腐蚀磨损1)腐蚀磨损的成因含硫的燃油在燃烧时,燃油所含的硫分将生成二氧化硫,而燃油中的氢燃烧后生成水蒸气。
此外,燃油中存在的钒、铁、钠、镍等微量元素也各自生成自己的氧化物。
五氧化二钒和氧化铁是二氧化硫再氧化成三氧化硫的活泼的催化剂。
实验表明,在废气中有1﹪~15﹪的二氧化硫经进一步氧化成三氧化硫。
二氧化硫、三氧化硫和水蒸气在温度降到各自的露点以下时,就会分别凝结成亚硫酸和硫酸。
硫酸比亚硫酸对铁和铁合金腐蚀性强,危害性大。
因此,在柴油机工作中,由于燃烧中的硫所产生的酸性燃烧产物的凝结,会使气缸套严重腐蚀,从而造成腐蚀磨损。
此外,当进入气缸中的燃油、空气和气缸润滑油中含有海水或盐时,会使气缸套遭到盐酸腐蚀。
腐蚀磨损是腐蚀和磨损同时起作用的一种磨损,柴油机工作时气缸工作温度过高或过低、使用的燃油含硫量过大、润滑油中残留的有害化学物质以及被水或废气侵蚀、电化学腐蚀等因素是引起气缸套腐蚀磨损的主要因素。
研究证明,冷启动频繁以及使用燃油含硫量过高时,气缸套磨损较严重,气缸壁因受到强烈的酸蚀,磨损量比正常磨损大2~3倍。
同时,腐蚀下来的金属物在气缸的中部又造成严重的磨粒磨损。
另外,柴油机经常在低温状态下运转时的磨损也较严重,特别是气缸壁温度低于55℃时,气缸壁下部会残留大量的化学腐蚀物,再加之废气(指弯流扫气)等因素的腐蚀作用,使气缸套下部磨损严重。
2)腐蚀磨损的特征一般腐蚀磨损发生在活塞环运动区域内,而气缸套上部尤为严重,内表面上有较疏松的细小蚀孔,有的可以观察到似裂纹的线条,特别是在打光后更为明显。
1.4 撞击磨损1)撞击磨损的成因随着现代科技的发展,柴油机各性能参数不断提高,或增大冲程缸径比,或改变活塞结构,在这种柴油机气缸套中,会出现一类新的异常磨损现象,它并不同于气缸套的早期磨损,在正常磨损后期,会突然形成较大速度的磨损,这就是撞击磨损。
它形成的主要原因是活塞环在其倒角和表面情况正常下而边缘出现尖角。
只要这种尖角一形成,就可以轻而易举地铲除缸壁的油膜,任何粘度再高、化学性能再好的润滑油都无济于事。
活塞环在其倒角和表面正常而边缘出现尖角是由于活塞组与气缸壁在柴油机运行过程中不断撞击,使活塞环表面材料承受过大的应力而发生变形所致。
这种磨损类型在十字头柴油机中容易出现,主要是十字头的摇摆所引起的,在冲程缸径比较大的柴油机中,这种撞击力随着活塞组距十字头中心距的加大而迅速增大,因此对活塞环与气缸壁形成的撞击力也尤为突出。
活塞组与气缸壁的撞击是在柴油机开始运行时就出现的,但由于新气缸套内壁有规则的网纹沟槽存在,缸壁油膜正常,加之运行初期活塞组清洁,活塞环在环槽内处于悬浮状态,此时撞击的接触面在活塞裙的减磨环上,所以活塞环不会出现尖角。
但在气缸套磨损一定量后,缸壁网沟槽变浅甚至消失,油膜变薄,同时活塞组经长时间运行,环槽结焦严重,活塞环突出活塞头外圆,在这种情况下撞击力由活塞环来承受。
由于活塞环的面积较减磨环小,故其应力成倍增加,油膜因无法承受这样大的应力而损坏,致使活塞环的边缘逐渐形成尖角。
当这种尖角一出现,缸壁油膜就轻而易举被铲除,造成活塞环与气缸壁直接接触而产生粘着磨损。
只要粘着磨损一出现,活塞环和气缸套表面立即遭受破坏,活塞环和油槽边缘的倒角迅速消失而变为锐边。
其次,在气缸套磨损后期,网纹沟槽接近平坦,致使这些带锐边的活塞环与油槽边缘在柴油机运行过程中更易互相碰撞,更易发生边缘剥落,继而形成磨粒磨损。
同时活塞环与气缸壁由于长期的高频撞击,其表面因疲劳而变硬变脆,剥落下来的金属颗粒硬度极高,使得任何合金铸铁,不管采用何种浇铸工艺和加工方法,都将无法承受这种高硬度颗粒的磨擦。
由于柴油机不断运行、不断撞击、不断剥落造成恶性循环,使气缸套的磨损迅速发展,甚至会在200~300h内达到破坏的程度。
虽然油槽附近的润滑油量最多,润滑条件最好,但因该处的磨粒最多,所以位于油槽处的磨损量反而最大。
另外,由于气缸套磨损是在供油正常、润滑油性质未经破坏的情况下发生的,所以损坏后的气缸套表面发白、清洁、湿润、光滑,没有明显拉痕。
2)撞击磨损的特征此类磨损大多发生在大冲程缸径比柴油机中,在气缸套正常使用后期,气缸套磨损突然加剧,经拆开检查,此时缸径增大0.04~0.06mm,气缸套表面仍然清洁,只是加工的网纹沟槽变浅,下几道活塞环在其倒角和表面正常的情况下局部边缘出现尖角(如果用油石将这些尖角除去,装机使用一段时间后拆开,尖角仍会产生),相对于活塞环出现尖角处的气缸套表面也相应出现宽度为10~30mm 的分散印影,从特征上判断,此处已形成干摩擦造成的粘着磨损。
在正常磨损条件下,磨损率为0.01~0.03mm/kh ,而当处于撞击磨损占主导地位时,磨损率会突变为10mm /kh 以上。
1.5 复合磨损气缸套内壁同时存在两种或两种以上的磨损形式时称为复合磨损。
复合磨损时,由于几种磨损形式相互作用的结果,其磨损速度远远大于单一形式的磨损,故应坚决避免。
一般在灰尘较多的场地作业时,在“三滤”效果较差的工况下,会以磨粒磨损为主。
在柴油机磨合质量差,润滑油质量低劣或变质,柴油机严重窜气、过热等工况下,易发生粘着磨损。
使用低质或含硫量大的燃料,以及长期在低温下工作的柴油机中,腐蚀磨损可能起主导作用。
在冲程缸径比较大的柴油机中,又往往会以撞击磨损破坏较为突出。
应当指出,由于一些不正常原因还会引起缸套内壁异常偏磨损。
例如,由于曲轴连杆弯曲、气缸套中心线与曲轴中心线不垂直以及活塞销孔与裙部不垂直等,均会造成缸壁沿2示出了粘着磨损、磨粒磨损和腐蚀磨损三种磨损机理的相互作用图。
磨粒磨损和粘着磨损可促使腐蚀产物脱落,产生新生表面使之再遭腐蚀,从而加重腐蚀磨损;粘着磨损和腐蚀磨损产生的磨屑可成为磨粒引起“次生磨粒磨损”;磨粒磨损使表面粗糙,金属表面凸峰易于直接接触,从而加重粘着磨损;腐蚀磨损通过产生的表面膜而减轻粘着磨损[3]。
图2 三种磨损机理的相互作用图尽管实际中的磨损总是由二种或多种基本磨损机理共同作用引起的,但其中必有一种是磨损的主因。
在分析和解决实际中的异常磨损问题时,必须首先分清其主因和次因,然后根据轻重缓急分别采取措施解决。