基于缸套失圆的活塞环结构参数对密封与摩擦性能的影响研究北大核心CSCD

以某非道路高压共轨柴油机为研究对象,采用仿真和测试相结合的方法,建立了整机耦合装配模型与活塞环组动力学模型,研究了干式缸套的失圆变形。在考虑缸套失圆变形的基础上,研究了活塞环结构参数对窜气量、机油消耗量和摩擦损失的影响,并通过正交设计方法进行了活塞环径向弹力、开口间隙和侧向间隙对窜气量、机油消耗和摩擦损失的影响研究。研究结果表明,活塞环结构参数中,二环径向弹力、二环开口间隙和顶环侧向间隙对窜气量的影响最大,油环径向弹力、二环开口间隙和顶环侧向间隙对机油消耗量的影响最大,油环径向弹力、油环开口间隙和油环侧向间隙对摩擦损失的影响最大。     

不同载荷对柴油机缸套变形的影响研究

建立了缸体、缸盖、缸套等部件的四缸柴油机装配耦合模型,在加载热负荷的基础上分析了热应力、螺栓预紧力、缸内最高燃烧压力及活塞侧击力对缸套变形的影响。研究结果表明:在各加载方案中,缸套膨胀和压缩变形均表现为1#缸、4#缸缸套变形较大,2#缸、3#缸缸套变形较小;不同加载方案的缸套变形规律相似,缸套热应力产生的热变形占主导地位;在加载热负荷的基础上,螺栓预紧力、缸内最高燃烧压力对缸套综合变形最大值影响较大,而活塞侧击力对缸套综合变形最大值影响较小;活塞侧击力对缸套径向变形最大值的分布区域影响较大,但对机体与缸套主应力及变形值影响较小。     

活塞–缸套摩擦副状态表征参数选取方法研究

建立柴油机试验台架采集数据,对机体表面振动信号进行时频分析,探明不同激励源与机体表面振动信号的关系。选取变分模态分解（variational mode decomposition, VMD）算法对振动信号进行分解,提取各分量的表征参数。通过探究转矩、转速、润滑油温度及配缸间隙与各表征参数的相关性,初步确定相关性强的表征参数集。通过多评价准则对上述表征参数集进行分析,最终得出贡献度最高的表征参数为本征模态函数（intrinsic mode function,IMF）1的标准差、均方频率、峭度、最大奇异值、频域积分和IMF6的脉冲因子、标准差、重心频率、频率方差及最大奇异值。     

双螺纹凹槽织构对缸套-活塞环摩擦磨损性能的影响

设计了一种双螺纹凹槽织构,通过数控精密机械加工技术在柴油机缸套内表面加工不同深度的双螺纹凹槽,槽深分别为50μm、100μm、150μm、200μm、250μm,槽宽均是3mm。在同一负荷、同一转速下通过TCLPR-1缸套-活塞环摩擦磨损试验机研究不同深度凹槽织构对缸套-活塞环摩擦磨损性能的影响。试验结果表明:不同深度双螺纹凹槽对缸套-活塞环的接触电阻阻值、表面粗糙度和表面性能有较大的影响;合适深度(150μm)的双螺纹凹槽能够增大油膜厚度,提高油膜润滑状态,降低磨损,减小粗糙度,同时提升缸套的储油能力和支承性能;不合适深度(50μm)的凹槽织构的性能却相反。     

活塞摩擦与敲击特性关键影响参数的优化研究

鉴于活塞摩擦磨损、敲击对发动机综合性能的影响,针对某小型汽油机活塞存在的早期异常磨损现象,通过搭建活塞动力学仿真模型,从敲击、摩擦产生的诸多因素入手,将其影响因子逐一进行研究分析.提出一种利用响应面模型对活塞摩擦与敲击特性关键影响参数进行优化的研究方法,建立了以活塞型线、配缸间隙、活塞销偏置、曲轴偏置为优化设计变量,以...     

活塞(环)-缸套摩擦副润滑分析中不同边界条件算法的应用

论述了内燃机活塞(环)-缸套摩擦副润滑分析中的几种典型边界条件和不同边界条件算法的应用,讨论并展望了需要进一步解决的问题。     

发动机活塞销孔偏心对摩擦磨损影响的研究

对不同发动机运转工况及不同销孔偏心进行了发动机试验和活塞动力学模拟对比研究。研究结果表明:柴油机活塞接触压力对偏心量的敏感程度要高于汽油机活塞,小偏心量往往会产生较大的裙部接触压力,而随着偏心量增大,裙部最大接触压力会逐渐减小,但当偏心量增大到一定程度后,裙部最大接触压力反而会有增大趋势;活塞主推力面累积磨损载荷增长主要发生在做功行程前半段,在排气和进气行程几乎没有增加,次推力面累积磨损载荷增长则主要发生在排气行程中间时刻,在进气行程几乎没有增加。销孔中心改变导致活塞质心位置发生了改变,引起了相关性能改变,通过对某汽油机活塞销孔偏心进行优化,活塞裙部主推力侧磨损载荷由27.46MW/m~2变为1.12MW/m~2,降低了近25倍,解决了活塞裙部磨损问题。模拟结果与试验结果十分吻合。     

内燃机活塞裙部-缸套摩擦副润滑研究的现状、讨论与展望

从分析计算和试验研究两个方面论述了活塞裙部一缸套摩擦副润滑研究的现状和进展,讨论并展望了活塞裙部润滑研究中需要进一步解决的问题。     

内燃机活塞环-缸套摩擦副润滑影响因素的研究现状与展望

论述了结构参数、气缸套变形、颗粒物、润滑油黏度、温度、表面形貌、活塞二阶运动等因素对内燃机活塞环-缸套摩擦副润滑影响的研究现状与进展,讨论并展望了活塞环-缸套摩擦副润滑研究中需要进一步解决的问题。     

柴油机缸套变形对配缸间隙特性的影响

为研究不同阶次缸套变形对柴油机工作状态下配缸间隙特性的影响,进行应力分析,通过耦合模型仿真得到活塞和缸套的变形;通过傅里叶变换,得到缸套各阶次变形形态,对变形幅值进行缩放,对比分析不同阶次的影响权重及显著性.分析结果表明:缸套变形各阶次幅值波动对摩擦功耗峰值和最大振动加速度幅值有较大影响,对最大油膜压力也有影响,对最小...     

内燃机缸套-活塞间动态摩擦力与侧向力相干性的试验研究

为了测量缸套-活塞之间的摩擦力响应,采用浮动缸套法设计搭建了缸套-活塞摩擦力倒拖测量系统,通过台架试验获取了多种转速工况下缸套-活塞组件间的摩擦力和侧向力曲线,并用连续小波变换对实测数据进行了时频分析。结合缸套模态分析对实测信号频域信息进行理论解析,结果表明:缸套摩擦力波动特性与其结构固有模态有关。     

裙部刚度对内燃机活塞二阶运动的影响研究北大核心CSCD

针对裙部刚度对活塞运动的影响,设计了活塞刚度测试试验工装,测量裙部子午线刚度,并与有限元计算相结合得到了准确的活塞刚度矩阵。在考虑活塞、缸套热变形的基础上,建立活塞动力学仿真模型,进行了不同活塞裙部结构的二阶运动分析。分析结果表明:裙部刚度增大后,活塞运动过程中的径向位移、摆动角度及敲击能都有所减小,在一定范围内减轻了二阶运动的幅度;适度减小裙部次推力侧(antithrust side,ATS)刚度可以有效降低活塞与缸套之间的摩擦损失,实现活塞的轻量化和低摩擦设计。     

活塞裙部外圆表面微观结构对其使用性能的影响

综合国内外活塞裙部外圆的表现微观结构,探讨活塞裙部外圆表面微观结构对其使用性能的影响,改进活塞裙部外圆表面微观结构的设计,改善活塞裙部的润滑状况,提高活塞裙部的可靠性.     

坝基变形模量对坝基界面裂纹应变能释放率的影响

针对混合荷栽作用下的大坝界面裂纹问题,采用修正裂纹闭合积分法与有限元相结合,计算分析了混凝土重力坝与坝基界面裂纹应变能释放率随坝基刚度变化的规律.结果表明,坝基刚度略大于坝体刚度有利于防止大坝开裂,该法可供大坝设计及安全评定借鉴.     

连杆小头衬套型线对其摩擦副润滑和变形特性的影响

基于弹流润滑(elastic hydrodynamic lubrication,EHL)和粗糙峰接触理论及平均流量模型,建立了某连杆小头摆动摩擦副柔性多体动力学模型,分析研究了抛物型线、双曲型线和锥度型线3种衬套型线对连杆小头摆动摩擦副润滑及变形匹配的影响。结果表明:抛物型线与双曲型线的润滑和变形特性都要优于无型线;而锥度型线润滑性能变差,变形特性能得到提升;综合来看,切削量为6μm的双曲型线对连杆小头衬套润滑和变形匹配的综合改善效果较好。     

后掠式水平轴潮流能水轮机的载荷与获能特性研究

针对双向潮流能有效利用问题,设计一种基于对称翼型的新型后掠式水平轴潮流能水轮机,并研究其水动力性能。根据对称翼型升阻力特性与叶片展向攻角变化,采用变截面设计优化后掠式对称翼型叶片,并基于Buhl修正模型分析不同后掠偏移叶片所受推力与获能特性。通过3D建模与水槽实验,研究不同后掠偏移叶片的载荷与获能情况。模型实验研究表明,同一尖速比下,后掠偏移量为10%和15%的水轮机相对于偏移量为5%的水轮机所受推力最大分别降低4%和13.3%,获能效率最多分别减小3.8%和11.1%,其中推力比获能效率减幅更大。实验结果与理论分析变化趋势吻合,但减幅比理论值偏高。此外,该水轮机3种后掠偏移量下对应获能效率随桨距角的增大分别降低18%、14%和6%,获能效率下降显著,与300 kW样机实海况运行情况变化趋势相同。     

面积收缩比相同条件下不同体型齿墩式内消能工对管道内部水力特性的影响

为研究同一面积收缩比情况下不同体型齿墩式消能工对管道内部水力特性的影响,采用物理模型试验与理论分析相结合的方法,分析了5种方案消能工的消能率、过流能力、时均压强和脉动压强的变化特征。结果表明,面积收缩比相同时,方案3消能率最小,齿墩高度比不等于0.5时消能率随齿墩高度增加而增大,流量系数的变化规律则相反;时均压强系数在消能工进口处骤降,并在距离消能工进口4 D处逐渐恢复至稳定,但比消能工进口处低2.5～2.8,表明齿墩高度比对时均压强系数影响较小;脉动压强系数沿程基本呈双峰分布,双峰分别位于消能工进口和出口附近,第二个峰值最大值及最小值分别是方案2、3。综合分析后知方案2最佳,为推荐方案。