铸铝气缸盖结构强化研究

针对铸铝气缸盖底板变形冲缸垫,顶板变形开裂的故障,借助有限元分析得出气缸盖在工作中受力变形的薄弱部位;在此基础上对其进行多方案的加筋强化优化设计。强化后的气缸盖在整机可靠性试验验证中效果较好,达到了预期的改进目标。     

缸孔变形的分析及设计改进

以某轻型柴油机为例,对爆压提升后缸孔的变形进行仿真和试验,研究缸孔变形对活塞漏气和机油消耗的影响。结果表明,仿真与测试结果一致。根据发动机缸体的特点有针对性地提出减小缸孔变形的改进方案,并通过仿真计算证明改进方案的有效性。     

缸盖螺栓连接副结构对柴油机铝合金缸体缸孔变形的影响

通过建立缸盖–缸垫–缸体耦合模型，采用数值仿真方法，研究了柴油机铸铁缸体和铝合金缸体在施加相同缸盖螺栓预紧力时，改变螺栓孔设计参数对缸孔关键截面失圆变形和平均圆度、圆柱度、同轴度和漏光率4个评价指标的影响。研究发现，铸铁缸体和铝合金缸体的关键截面在傅里叶变换下变形趋势基本一致，除了漏光率基本不变外，平均圆度、圆柱度、同轴度分别增大了54.40%、38.39%、27.08%；对于铝合金缸体，减小沉孔和螺栓孔比值能减小各截面的综合变形，同时平均圆度、圆柱度、同轴度也会减小，但处于螺纹主要受力段以下的截面在傅里叶四阶变形的极值相位角一致性变差；保持沉孔深度不变，适当增加螺纹旋合长度方案下缸体缸孔平均圆度、圆柱度、同轴度下降速率最明显；保持螺纹不变，减小沉孔深度方案下缸体缸孔平均圆度、圆柱度、同轴度的值最小，相较于原始缸体分别下降了32.74%、31.24%、39.34%。     

某发动机缸垫渗水问题分析

随着内燃机的性能不断提高,发动机的热负荷与机械负荷随之增加,对气缸盖与缸体间的密封要求也越来越高,因此气缸垫的作用越发重要.缸垫主要负责实现缸体与缸盖之间的微观密封,保证燃烧室、水道、油道的相对独立,避免油气水混合的情况.常见故障主要为漏液和冲缸垫.本文围绕生产工艺引起的内燃机缸垫漏液问题进行了理论分析和试验验证,为发...     

汽轮机低压缸膨胀受阻导致的振动异常原因分析及处理

针对某330MW汽轮机大修后低压转子振动异常故障,根据低压缸结构,通过分析轴承振动故障特征,诊断出振动异常的原因是低压缸发生膨胀受阻、缸体变形故障。通过对低压转子进行精密动平衡,减小了转子激振力,消除了振动异常故障。     

L系列柴油机冲气缸垫故障的原因分析及解决

针对L系列柴油机在市场上表现的首位故障:冲缸垫问题进行了分析研究,通过采取一系列的改进措施,使市场故障率由4.31%降低至0.015%。     

核电汽轮机低压缸不均匀热变形诊断

研究核电汽轮机低压缸不均匀热变形故障的典型特征与处理方法。某核电汽轮机空载进行电气试验期间,因2号低压转子前轴承处振幅持续爬升且轴瓦温差达停机值而被迫打闸。通过分析各振动测点的频谱、晃度、波德图判断低压转子存在动静摩擦,分析各支撑轴承轴瓦金属温度变化趋势、顶轴油压力值判断轴瓦发生了不均匀变形,结合核电汽轮机低压缸结构特点与运行参数,综合诊断这起事件的直接原因很可能是低压缸缸体不均匀热变形。电厂进行针对性检查发现,汽水分离再热器第二级加热器的启动调节阀处于错误全开位置,导致低压缸进汽温度异常上升后缸体整体下凹,快速处理后机组顺利冲转并网。研究表明,核电汽轮机低压缸发生热变形下凹后,会导致低压转子与端部汽封处发生轻微动静摩擦,振动响应慢但惯性大;同时还会导致支撑轴承前后端温差缓慢变大。     

L系列柴油机冲气缸垫故障的原因分析及解决

针对L系列柴油机在市场上表现的首位故障：冲缸垫问题进行了分析研究，通过采取一系列的改进措施，使市场故障率由4．31％降低至0．015％。     

汽轮机低压外缸体接触误差分析

对汽轮机低压外缸加工过程中基准面接触误差进行了分析,根据缸体类零件的结构及受力特点分析了它们对缸体变形的不同影响.基于接触问题有限元方法,结合实例分析了不同接触表面对缸体零件变形的影响,为大型缸体加工及装夹提供了参考.     

采用CAE分析柴油机冲缸垫与机体顶面变形大故障

采用CAE方法分析了某新开发的柴油机试验过程中不断出现的冲缸垫与机体顶面变形大故障,发现故障系机体受力后产生严重塑性变形所致。根据分析结果,提出了加长缸盖螺栓长度以加深机体螺孔,同时加深缸盖螺栓孔的沉孔深度,使所有螺纹都处于缸套支承面以下的优化方案,计算与试验结果表明,优化后该柴油机机体的受力变形大幅减少,通过了500h冷热冲击可靠性试验,完成了产品开发。     

汽油发动机气缸垫失效原因分析及设计预防研究

发动机气缸垫失效会引起整个发动机报废的严重后果,其原因主要是气缸垫设计不合理、发动机缸盖和缸体局部变形量过大、发动机缸盖螺栓夹紧力大小及其分布不合理、缸盖螺栓拧紧工艺不合理和缸体缸盖表面质量等几个方面。本文针对以上方面做了充分的阐述。利用科学的模拟分析方法指导气缸垫密封凸筋的分布与设计,通过计算得到合理的螺栓夹紧力,选择适当拧紧工艺,利用密封看板100%检测缸体和缸盖的结合面表面质量,通过这些措施降低和均匀缸盖各区域形变量,确保气缸垫在发动机完整生命周期内起到良好的密封作用。     

船用柴油机缸盖疲劳破坏有限元分析及改进

针对某船用大功率柴油机缸盖在液压平台试验中的疲劳破坏问题,建立了被试组件离散模型,并进行了结构疲劳强度有限元分析。分析表明:缸盖内部区域结构强度相对薄弱,进排气道圆角处出现应力集中,在承受交变载荷时应力幅过大,容易出现裂纹。结合仿真分析结果,提出了缸盖结构优化方案,并进行了疲劳试验。试验结果表明:改进方案有效提高了该型缸盖的疲劳强度。     

柴油机增压后机体的改进设计

利用有限元分析技术对某机型柴油机增压后的机体、缸盖、曲轴、主轴承盖、缸套等柴油机主要零部件的组合部件进行了结构强度和刚度分析。根据分析结果对薄弱部位作了改进设计,并对改进后的设计进行了效果评估,结果表明,改进后的机体取得了预期的效果。     

利用部件整体耦合法分析柴油机气缸盖热机械强度

为提高气缸盖的热机械性能,采用部件整体耦合法对多缸柴油机气缸盖进行了三维非线性有限元分析。在考虑各部件接触关系的基础上,计算了气缸盖在螺栓预紧力、热载荷、最高燃烧压力多场耦合作用下的应力分布,确定了各影响因素在缸盖上造成应力集中的主要位置及原因,并与发动机实际运行后情况进行了对比,为结构改进提供了理论指导。     

耦合法在柴油机传热研究中的应用

利用流固耦合的分析方法,将柴油机气缸盖、气缸垫、气缸体、气缸套等柴油机主要零部件以及缸内气体、冷却介质作为一个耦合体,进行燃烧室部件的传热数值模拟实验。其中,冷却水侧的对流换热系数和温度由CFD软件Star-CD对整个水路进行模拟计算获得;底板火力面侧燃气的对流换热系数和温度由GT-POWER软件对缸内工作过程进行模拟获得;缸套燃气侧温度由活塞组——气缸套耦合传热模拟获得。最终的计算结果与实验数据较吻合,可以为柴油机热负荷分析和柴油机设计提供理论依据。     

Thermal-structural coupled analysis and improvement of the diaphragm compressor cylinder head for a hydrogen refueling station

When applied in the hydrogen refueling station, the diaphragm compressor with super-high pressure ratio will experience a high discharge temperature of over 200 °C, especially for that with large capacity and horsepower. Considering the thermal stress, the structural strength and deformation of the cylinder head are crucial to the reliability and efficiency of the diaphragm compressor. In this paper, a thermal-structural coupled analysis was proposed, based on which the deformation and stress of the diaphragm compressor cylinder head under high-temperature and high-pressure conditions were obtained. And the fatigue life of the studs on the cylinder head was also estimated based on the stress results obtained in the thermal-structural coupled analysis. The experimental method was conducted for verifying the numerical results. The results indicated that during the operation of the compressor, the temperature in the discharge holes was the highest, resulting in not only plastic deformation but also large stress concentration, and the high thermal stress could reach up to the strength limit of the material. A structural improvement was therefore proposed to decrease the stress in the region of the discharge holes by cutting a larger hole and attaching a new separate one for valve installation. Further stress analysis showed that the stress in the same region of the improved structure was significantly reduced, which guaranteed the safety of the compressor.     

D系列柴油机气缸套变形和气缸垫密封可靠性的有限元分析

本文对发动机缸套-机体-垫片系统在缸盖螺栓压紧力作用下的受力进行了分析,采用轴对称模形,对D系列柴油机气缸套变形和气缸垫密封可靠性进行有限元分析。结果表明,D系列柴油机气缸套的变形不同于传统的柴油机气缸套,在各种影响因素中,温度的影响起主要作用;D系列柴油机缸盖螺栓压紧力在缸套和机体之间的分配是合理的,缸套凸出机体顶面的量对气缸垫密封压力有一定影响。     

6110型柴油机机体组件的有限元分析

利用有限元分析技术对 6 110型柴油机的机体、缸盖、曲轴、主轴承盖、缸套、飞轮壳等柴油机主要零部件的组合部件进行了结构强度和刚度分析 ,获得了结构改进的依据。利用专业的三维造型软件Pro/Engineer建立了较为精确的机体、缸盖、曲轴、主轴承盖、缸套、飞轮壳等零件的三维模型 ;用试验方法获得边界条件 ,并用试验结果标定有限元计算模型 ,从而获得了较好的计算结果。     

柴油机气缸盖温度场数值模拟

采用有限元方法进行柴油发动机气缸盖的换热分析,详细考虑各种因素对气缸盖的影响,得出较为准确的温度分布。分析模型准确,简化较小;换热边界条件考虑详细,并用实测温度值反复修正计算边界条件,得出的温度场与试验测值误差小于3.5%。故本次温度场计算结果可为该机型的热评估及进一步强化提供参考。