强制冷却对活塞二阶运动和受力的影响研究

为研究某发动机活塞底部强制喷油冷却对活塞在缸内二阶运动和受力的影响,采用硬度塞测温法获得活塞表面的单点温度数据,借助有限元法求取活塞和缸套的温度场和热变形场,并进一步采用多体动力学分析强制冷却前后不同热变形下活塞的二阶运动和受力。研究结果表明,采用强制冷却后活塞的温度梯度减小,相应的热变形量也随之减小。活塞的横向运动、绕活塞销的摆动由于受到热变形量减小的影响,其运动幅度峰值分别增大25%和27.8%,而活塞与气缸之间的作用力峰值增加36.8%,明显加剧对活塞裙部的磨损。     

活塞销结构设计和加工工艺

正活塞销是汽车发动机活塞和连杆的连接件,活塞销将活塞所受混合气燃烧膨胀的压力传给连杆,通过曲轴和飞轮实现汽车发动机的功率输出。活塞销在发动机的工作中,承受着高温,高压和交变负荷,因此对活塞销精度、刚度、弹性和硬度(耐磨性)都有特殊要求,零件虽小,却是汽车发动机的关键零件。活塞销结构设计活塞销结构外形是一个等截面的圆柱体,中间一般为与外圆同轴线的空心圆柱体,基于以下原由:一     

风冷柴油机活塞顶隙的检测和调整

编辑手语能够及时检测和正确调整柴油机活塞顶隙,对工程机械使用和维修单位有一定的意义。本文仅供参考。柴油机在装配过程中对活塞顶隙进行检测和调整,是为了柴油机工作安全、可靠并保证其有良好的技术性能,因为活塞顶隙过小或过大,容易导致活塞撞气门或影响其压缩和起动性能。现以FLglZ／913风冷柴油机为例,介绍一下风冷柴油机活塞顶隙的检测与调整方法。该系列柴油机在装配技术中明确要求,安装缸盖后要检测调整各缸的活塞顶与缸盖之间的间隙（活塞顶隙b,见附图）。活塞顶隙6在1．0－1．2mm范围内为合格,巳对多缸机各缸的活塞顶…     

轮廓参数对活塞二阶运动和裙部润滑性能的影响研究

在考虑连杆惯性的基础上,根据活塞的力和力矩平衡建立活塞的二阶运动模型。在对活塞-缸套系统的混合润滑和活塞动力学行为进行耦合分析的基础上,研究活塞裙部纵向、横向型线、活塞销偏置和热变形对裙部摩擦学性能的影响。运用FDM求解裙部润滑的平均Reynolds方程,在此基础上,运用Runge-Kutta法求解活塞的二阶运动轨迹。在综合考虑连杆惯性、活塞裙部和缸套表面粗糙度的基础上,研究了活塞纵向、横向型线、活塞销偏置和热变形对活塞裙部二阶位移、速度和摩擦功耗等的影响。数值结果表明,连杆惯性力对活塞裙部摩擦特性的影响较大。当中凸变椭圆活塞采用纵向抛物线型轮廓,分别取较小的上端椭圆度和较大的下端椭圆度,较小的上端径向缩减量和较大的下端径向缩减量,并将活塞销向主推力边偏置时,可减小二阶运动幅值和速度,同时增大裙部润滑油膜厚度,减小活塞-缸套系统的摩擦功耗。研究为考虑活塞裙部热变形的轮廓型线设计提供了依据,可进一步改善活塞-缸套系统的摩擦学性能。     

不同工况下活塞二阶运动和活塞裙部润滑研究

目前研究内燃机活塞二阶运动和活塞裙-缸套摩擦副润滑时一般仅针对标定工况进行,不考虑实际使用内燃机工作中工况的不断变化。另外,分析中一般都假设活塞裙-缸套摩擦副在一个内燃机工作循环中处于充分润滑状况。以某四行程内燃机为研究对象,基于实测的气缸压力,考虑实际润滑油流动确定摩擦副的润滑状况,进行不同内燃机工况下的活塞二阶运动和活塞裙-缸套摩擦副润滑分析。结果表明,不同工况下的活塞二阶运动性能和活塞裙-缸套摩擦副润滑性能都存在差异,活塞二阶运动性能和活塞裙-缸套摩擦副润滑性能的最不利情况不一定出现在标定工况。因此,内燃机活塞组件设计时,如果仅分析标定工况下的活塞二阶运动和活塞裙-缸套摩擦副润滑性能将不够全面合理,需要进行不同工况下活塞二阶运动和活塞裙-缸套摩擦副润滑性能的分析计算。     

Al-Si30活塞温度场和应力场有限元分析

建立了某活塞三维有限元模型.根据稳态温度场理论,结合对流换热边界条件对ZL109和Al-Si30活塞的温度场、应力场和热变形进行了有限元分析,对比发现温度场中Al-Si30活塞和ZL109活塞最高温度值很接近,但应力场分布和热变形中Al-Si30活塞的最大和最小值均低于Zl109活塞的最大值和最小值,说明Al-Si30...     

表面粗糙度和润滑油黏度对活塞裙-缸套摩擦副润滑性能的影响

以一多缸内燃机为对象,研究表面粗糙度和润滑油黏度对活塞裙-缸套摩擦副润滑性能的影响。建立活塞二阶运动方程与平均Reynolds方程相结合的活塞裙-缸套摩擦副润滑分析模型。活塞二阶运动方程采用Broyden方法求解,应用有限差分法进行活塞裙-缸套摩擦副的润滑分析。结果表明,表面粗糙度对活塞裙-缸套摩擦副润滑性能影响不明显,而随润滑油黏度增加,活塞裙-缸套摩擦副的最小油膜厚度、摩擦力和摩擦功率增加,最大油膜压力在进气和排气行程随润滑油黏度变化比较明显,在其他行程变化较小。     

裙部型线对内燃机活塞二阶运动和活塞裙部润滑的影响研究

以某多缸内燃机为研究对象,研究活塞裙部纵向型线对活塞二阶运动和活塞裙-缸套摩擦副润滑性能的影响。考虑活塞裙部和缸套的表面粗糙度与微凸体接触,建立了活塞二阶运动方程与平均Reynolds方程相结合的活塞裙-缸套摩擦副润滑分析模型。活塞二阶运动方程采用Broyden方法求解,应用有限差分法进行活塞裙-缸套摩擦副的润滑分析。结果表明,采用二次曲线型活塞裙部有利于改善活塞裙-缸套摩擦副润滑性能、降低内燃机摩擦损失、减轻活塞对气缸套的冲击和提高内燃机工作的平顺性。     

发动机活塞顶部陶瓷组织和耐烧蚀性研究

为提高新开发的天然气发动机活塞的使用性能,改善活塞顶部出现的烧蚀等问题,对天然气发动机活塞顶部进行了硬氧处理和镀陶处理。通过SEM和XRD分别研究了其组织和物相的变化,并进行了活塞顶部陶瓷耐烧蚀性能和热冲击性能试验研究。结果表明:镀陶处理膜层存在均匀分布的放电通道,通道周围堆积有熔融的颗粒。主要物相为α-Al2O3、γ-Al2O3、SiO2和一定量的非晶相,以及莫来石(3Al2O3·2SiO2)。抗热蚀性能测试显示,未表面处理的活塞在加热到630s时,活塞顶部测温点温度达到433℃,顶面出现熔融现象;顶部硬氧的活塞在加热到660s时,活塞顶部测温点温度达到456℃,顶面出现熔融现象;顶部陶瓷活塞在加热到1350s时,活塞顶部测温点温度达到500℃,顶面出现熔融现象。可见顶部陶瓷活塞耐热性显著优于顶部硬氧活塞和未表面处理活塞。强化热冲击500次,陶瓷层未脱落,起皮,微弧氧化陶瓷层耐热冲击性良好。     

活塞"偏缸"的判断和预防

"偏缸"是指大修发动机时,活塞连杆组安装入气缸后,活塞在气缸内向一侧偏斜,即活塞中心线与气缸中心线不重合.活塞连杆组在装配中,如各零件形位公差不符合技术要求,将使活塞在气缸中产生偏斜.根据实际使用情况及计算,当活塞在气缸中偏斜量在100mm长度上为30μm时,活塞压缸壁的力可达147 N,而发动机装配后转动曲轴时,所需的力矩将成倍增加,达到196～245 N·m;若偏斜量在200mm长度上为0.17～0.18 mm时,则气缸的磨损量将增加30%～40%."偏缸"的结果将导致气缸密封不良,功率下降,油耗增加,活塞、活塞环及气缸等相关零件磨损加剧,缩短发动机的使用寿命,严重时还会发生"咬缸"事故.     

发动机活塞销孔结构强度分析及改善对策研究

运用ANSYS分析软件计算活塞的机械应力与变形,得出活塞销孔内侧应力集中,变形较大.并在此基础上,提出了活塞的结构改进措施,采用了在活塞销孔内嵌入铸铝青铜衬套.使得活塞销孔内侧的应力趋向均匀,改善了销孔的应力集中现象,降低了销孔表面应力峰值,达到了预期的效果.     

基于ANSYS的可调行程液压缸的活塞杆有限元分析及优化

以可调行程液压缸的活塞杆为研究对象,针对其结构特点对液压缸整体性能的影响,利用ANSYS软件建立活塞杆的有限元模型。通过分析可调行程液压缸的工作情况,得到受力最大的工作位置,对此位置进行静力与疲劳分析,校核活塞杆的屈服强度,得到了活塞杆的应力云、变形和寿命分布云图,分析得到活塞杆的薄弱部位。根据有限元分析结果,对活塞杆进行了结构优化与改进,再对优化后的活塞杆进行分析。结果表明优化后的活塞杆特性有显著的提高。     

柴油机钢头铁裙组合活塞有限元计算分析

应用有限元分析软件ANSYS对柴油机钢头铁裙组合活塞进行了热分析、结构分析及热一结构耦合分析,获得了活塞在实际工作条件下的温度分布、应力分布及变形情况。计算结果对活塞结构设计改进具有重要指导意义。     

基于SolidWorks的活塞接触压力分析与仿真

活塞与阀座内壁所形成的接触应力及拔出力直接影响活塞的密封性及摩擦磨损等使用性能。利用有限元分析法,得出活塞在静态和动态情况下,接触应力的分布规律,同时分析在改变活塞装配过盈量情况和工作压力的情况下,接触应力的分布与过盈量的选取问题。仿真分析表明,活塞和阀座之间的单边过盈量不能超过0．01mm;当摩擦系数肛为0．05,单边过盈量为0．01inm时的最大拔出力为892．14N,而液压产生的推出力仅为300N,远小于实际所需的拔出力,因此0．01mm的单边过盈量能完全符合使用要求。     

气动发动机排气活塞的有限元分析

为了减少活塞排气气动发动机排气冲程过程中的负功,对气动发动机排气活塞进行了实体建模,同时导入排气阀和活塞销并基于ANSYSWorkbench分析了活塞的应力和综合变形,结果表明排气孔的直径还可适当增大。     

发动机活塞组的耦合有限元分析

利用Pro/E软件建立了某涡轮增压发动机活塞组的三维实体模型.通过有限元软件Hv-perMesh和ANSYS,分别完成了活塞组在机械负荷、热负荷和热力耦合作用下的有限元分析,得到了活塞的应力和变形情况,为活塞的结构改进及优化设计提供理论依据.     

直线电动压缩机的活塞优化设计分析

为了满足直线电动压缩机的活塞高速化和轻量化要求,介绍了在PRO／MECHANIC环境下,对其活塞的应力和变形进行有限元分析,并对活塞进行优化设计,使其在满足强度和高速运转的情况下,质量达到最小,降低了惯性力,得到主要参数的最佳值,满足设计要求。     

超高压斜盘式轴向柱塞泵柱塞副摩擦界面油膜固液耦合作用特性研究

作为液压传动系统核心动力元件的轴向柱塞泵,超高压化是其必然发展趋势与要求,然而超高压化会造成其中关键的柱塞副摩擦界面油膜形成显著的固液耦合作用,对柱塞副油膜的摩擦润滑与密封承载性能产生规律尚不明确的影响。为此,建立一种基于变形矩阵法的固液耦合作用求解方法,该方法基于有限容积法解算油膜流体润滑方程,基于有限元法实现摩擦界面变形计算节点规则化设置及变形矩阵精准计算,在此基础上建立柱塞副油膜弹性流体动压润滑数值计算模型,针对采用软硬配对的柱塞副63 MPa超高压工况下的摩擦界面油膜固液耦合作用特性进行研究,结果表明：固液耦合作用有助于减小柱塞副处轴向黏性摩擦力和泄漏流量,一个周期内柱塞副总周向黏性摩擦力大小基本不变但分布更为集中,导致产生了更大峰值的瞬时摩擦力;显著的结构变形产生于柱塞副摩擦界面两端局部位置处,因而对泄漏流量不造成影响,在超高压工况下经过软硬配对跑合,固液耦合作用有助于原本标准柱形铜套孔形成类似“喇叭口”的一种微观形貌,增大了柱塞与铜套孔的接触面积,增强了密封超高压油的能力,降低了接触应力。建立的模型及研究结果可为轴向柱塞泵超高压化设计提供指导。     

防爆柴油机活塞的热载荷响应特性研究

为提升矿用防爆柴油机的换热能力,提出水冷代替油冷方案,对燃烧室内活塞的热载荷响应特性进行了研究与分析.基于CFD方法,建立活塞冷却腔内的气液两相流模型,选用SSTk-ω湍流模型,结合VOF模型和Level Set模型得出不同曲轴转角下的液相比例和对流换热系数变化规律,分析了冷却腔结构对传热效果的影响.构建活塞热机耦合模...     

液压缸活塞变间隙密封结构形状研究

变间隙密封液压缸的核心部位是活塞唇边,间隙的变化主要体现在活塞唇边变形上。应用弹性力学中悬臂梁结构的应力函数解对唇边变形进行理论分析,推导出了唇边变形公式。利用有限元软件仿真模拟不同的唇边结构在不同压力工况下的变形情况,找到了变间隙密封活塞唇边变形特点和影响因素。比较了实验测试变间隙密封液压缸内泄漏量与理论变形曲线计算的泄漏量,结果显示两者误差在允许范围内,证实了仿真的正确性。