柴油机活塞敲击振动影响因素研究

以某12150型柴油机为研究对象,分析了活塞的受力情况,建立了活塞敲击的动力学模型;进行了柴油机台架试验,并采集了倒拖工况下的缸内压力及机体振动信号;通过分析机体振动信号的时频特性及柴油机工作时序验证了敲击模型的准确性;基于此模型,分析了活塞在气缸内的运动规律,并分别研究了活塞装配间隙、曲轴转速对活塞敲击时刻及敲击动能的影响,揭示了活塞敲击激励与活塞装配间隙以及转速的本质联系,为利用振动信号监测缸套磨损状况提供了理论基础。     

卡车柴油机缸体表面振动特性与内部件故障诊断的试验研究

随着卡车使用时间和行驶里程增长,活塞在柴油机内部往复高速直线运动产生磨损,活塞与缸壁间隙加大会产生振动频率较大的异响。本文分析缸体振动来研究活塞撞击柴油机缸壁的振动特性,通过试验测试改变配缸间隙来模拟柴油机磨损后产生振动特性,比较分析柴油机正常工作与磨损后工作的振动特性,用非正常缸体表面振动特性判定汽缸内部件的磨损故障,同时能对卡车柴油机运行状况进行检测,为卡车柴油机内部故障诊断提供有效帮助。     

规则凹坑缸套表面对柴油机振动的影响

内燃机活塞横向运动对缸套的撞击是机身振动信号最主要的激励源,其撞击情形完全反映在机身表面振动信号之中。通过对比分析装配普通缸套和表面凹坑处理的缸套两种工况下柴油机机身表面振动信号,研究规则凹坑缸套表面对柴油机振动的影响;采用小波包分解与重构的信号处理方法,获取高频信号分量并提取能量特征。研究发现,表面凹坑处理的缸套能够改善缸套-活塞组间的润滑性能,在油膜的阻尼下,活塞对缸套的横向撞击得到减轻;采取小波包分解与重构的信号处理方法,可以有效地提取信号某个频率段的信号特征。     

F6L912型柴油机机体损坏的原因

在进行机械维修工作时,曾多次遇到风冷柴油机活塞严重磨损、个别活塞卡滞在缸套内无法运行,以及柴油机机体上缸盖螺纹孔外围向缸套方向产生裂纹等现象。严重时机体无法使用、只能报废,从而造成很大的经济损失。 F6L912型柴油机的机体为铸铁件,材料为HT210;机体上的气缸盖螺纹孔每组为4个,在气缸套外围呈对角线配置;螺栓材     

活塞结构参数对裙部磨损状况的影响研究

为了减小活塞裙部磨损、提高活塞运行的稳定可靠性,以Ricardo公司的Pisdyn软件为模拟计算工具,以某款柴油机为研究对象,建立一个包含活塞、连杆、缸套等组件的综合考虑表面粗糙度、活塞和缸套热及弹性变形影响的多体动力学模型,研究了配缸间隙、活塞销偏置、中凸点高度、裙部顶端间隙等参数对活塞磨损的影响规律,为活塞的结构设计提供了理论指导。研究结果表明:增大配缸间隙,会减小裙部磨损,但增加过大时,会引起裙部顶端和低端的磨损;随着活塞销偏置由次推力面向主推力面的移动,裙部最大磨损载荷逐渐增大,同时导致主推力面磨损区域向下移动,次推力面磨损区域向上移动;随着中凸点高度的增加,裙部磨损最严重的区域向顶端移动;增大裙部顶端间隙,会使得裙部磨损载荷逐渐减小,主推力面和次推力面磨损区域均向下移动;增大裙部型线上指数,裙部两侧磨损载荷均呈现增大的趋势,主推力面磨损区域向下移动,次推力面磨损区域向上移动;裙部底端间隙和型线下指数对活塞磨损的影响较小。     

活塞气缸拍击特性及其磨损间隙变化关系

以某发动机气缸-活塞组为例,模拟了发动机气缸-活塞组中活塞的二阶拍击运动,根据二阶运动参数的模拟结果预测了气缸-活塞组件表面的磨损状态及磨损间隙。在此基础上,分析了气缸-活塞组间的间隙变化对活塞二阶运动的影响,获得了不同气缸套活塞磨损间隙的变化情况下,活塞在气缸套里做二阶运动时各种动态参数的变化规律。分析结果表明,所提出的方法能够有效预测因内燃机缸套活塞磨损间隙变化所引起活塞拍击特性的变化规律。     

柴油机主要运动部件的振动监测与诊断技术

本文介绍利用柴油机表面振动信号不解体诊断活塞－气缸套磨损、气阀漏气和主轴承磨损状态的研究，通过实测柴油机的表面振动信号和分析与计算，提取了振动信号的特征参数。研究表明：可以用表面振动信号诊断活塞－气缸套磨损、气阀漏气及主轴承磨损等主要运动部件的机械状态。     

配缸间隙对发动机机体振动噪声影响研究

分析活塞配缸间隙对活塞2阶运动的影响,优化活塞动力学特性,对于发动机减振降噪具有重要意义。以非道路4缸高压共轨柴油机为研究对象,建立了活塞动力学计算模型及整机多体动力学计算模型,进行了配缸间隙对活塞动力学与发动机机体振动噪声影响的仿真分析;对机体和曲轴进行模态试验,验证了有限元模型的准确性。通过整机的仿真分析,结果表明:配缸间隙增大后,摩擦平均有效压力依次减小;活塞敲击力先小幅减少,然后急剧增大,最后趋于稳定。在主推力侧,不同配缸间隙计算方案均在2阶谐次下出现最大振动峰值;在次推力侧,振动在800～3 000 Hz频段内差异比较明显,在2 000～3 000 Hz频段内差异尤为显著。机体噪声的1/3倍频程分析显示不同配缸间隙计算方案在中心频率500Hz时出现最大声功率级。     

基于特征相位段的柴油机活塞缸套磨损故障诊断

在柴油机缸盖振动信号中，活塞缸套磨损的特征信号通常被燃烧爆发、气阀关闭及相邻缸的振动所淹没。通过分析振动信号各成份在一个周期内的分布情况，提取了干扰较少的排气冲程阶段信号，并在消除了相邻缸的振动影响后，作为活塞缸套磨损的特征相位段。选取峰峰值、平均振值等6个参数作为诊断特征参数，建立了诊断模型。实例表明，该方法能够有效地诊断出柴油机活塞缸套的磨损故障。     

柴油机拉缸的原因

造成柴油机拉缸的原因主要有10个方面:(1)冷却水不足、气缸套润滑不良冷却水大量消耗、泄漏、放水螺塞松脱,冷却水流尽,造成机温过高,破坏了油膜,使活塞与缸套呈半干摩擦状态,进而造成缸套与活塞拉伤;气缸套润滑油量不足,机油黏度过高或过低,与活塞配合间隙过小等,也会使气缸套表面因局部润滑不良、摩擦加剧而使温     

环境与工况对柴油机缸套-活塞环磨损的影响

为研究柴油机实车使用状况下缸套-活塞环磨损规律,建立某12150型多缸柴油机面向使用工况的缸套-活塞环磨损仿真计算方法并进行验证,研究环境与工况参数对缸套磨损的影响规律。结果表明:大气温度升高,缸套磨损深度呈现先减小后增大的趋势,气温-5℃时磨损最小,与-35℃相比下降了5.89%,与40℃相比下降了9.15%;大气压力降低,缸套磨损深度先减小后增大,气压80 kPa时最小,与100 kPa相比下降了6.45%,气压50 kPa时磨损最大,与100 kPa相比升高了8.48%;缸套磨损深度随柴油机转速升高而呈现出增加的趋势,在1 600 r/min时出现极小值点,转速为2 000 r/min相比1 200 r/min磨损深度增加了46.76%;柴油机负荷增加引起缸套磨损深度不断增大,100%负荷时较20%负荷的磨损深度升高了133.96%。     

基于柴油发动机缸体缸孔精加工工艺的试验研究

缸体精加工对改善柴油发动机性能有显著影响,本文以缸孔底孔为例,介绍了一种半精镗-精镗复合镗刀工艺,可缩短调到时间、自动修正磨损、自动补偿误差,让缸孔底孔加工精度进一步提升.使用该工艺进行产品加工,缸孔直径满足设计要求;选择产品样件开展台架实验,结果表明缸套变形量在缸套磨损量范围之内,说明使用复合镗刀工艺进行缸体缸孔精加...     

3D Surface Characterizations of Wear Particles Generated from Lubricated Regular Concave Cylinder Liners

Wear particle analysis can be developed as an effective method for assessment of the running conditions of concaved cylinder liners. The aim of this study was to numerically characterize the topographical features of wear particles generated from different surface textured cylinder liners and to investigate their changes with alternations in both rotational speeds and surface textures. To achieve this goal, cylinder liners with three different surface textures were prepared and tested in four different speeds. In addition to an untreated surface, concave cylinder liner surfaces with two different diameters (1 and 2 mm) and two different depths (200 and 300 μm) were investigated. Wear particles were extracted from the lubrication oil; three-dimensional images of the wear debris were acquired using laser confocal microscopy; and their topographical features were analyzed quantitatively. This study has revealed that running-in conditions and stable state can be detected using wear debris analysis techniques at a micrometer scale. It has also been discovered that concave B cylinder liner with a depth–diameter ratio of 0.1 always generated wear particles different to those from the other two cylinder liners on each rotational speed. It is believed that the quantitative surface topography characterization results obtained in this study provide a practical base for developing a new, non-intrusive tool for monitoring the operation conditions of cylinder liner–piston rings in diesel engines.     

高原柴油机气缸套-活塞环磨损计算研究

为了研究高原环境对柴油机寿命的影响,以某型柴油机为对象,通过模拟高原柴油机实际工作过程,结合活塞环受力分析和缸套传热计算得到边界条件,基于雷诺方程和改进的Holm-Achard黏着磨损公式建立气缸套-活塞环润滑磨损数值计算模型;经验证气缸套径向最大磨损深度的计算值与实测值误差不超过5%。计算表明,油膜厚度随外界大气压力降低而逐渐变薄;在海拔5000 m左右时气缸平均磨损值达到最大。     

降低气缸套磨损的一些方法

针对柴油机气缸套磨损对发动机造成的危害,以及缩短发动机使用寿命的问题,在分析研究的基础上提出减少柴油机气缸磨损的措施,从而提高柴油机的使用寿命.     

柴油机机体与油底壳组合瞬态响应有限元分析

采用ANSYS有限元分析软件建立了495型柴油机机体和油底壳组合的有限元模型,对机体施加缸内压力,活塞侧向力以及主轴承力,并进行了有限元瞬态响应计算,得出机体的一个工作循环的表面振动速度响应,结果发现在机体曲轴箱中部对应于第三、第四轴承处振动最大,计算结果为改进机体结构、降低振动噪声提供了依据。     

Influence of Surface Groove Width on Tribological Performance for Cylinder Liner–Piston Ring Components

Surface groove width is of great significance to the performance of the cylinder liner–piston ring (CLPR) with the different surface textures in marine diesel. However, little is understood about the specific application (e.g., the geometric parameters of surface textures and operating conditions) of surface texture in actual marine diesel engines. To address this issue, different surface groove textures including grooves structures with 1-, 2-, 3-, and 4-mm widths were designed based on previous results related to marine diesel engine applications. A series of experimental tests was conducted in a reciprocation tester, and data on the friction characteristics were obtained under different operating conditions. Comparative studies on the friction coefficients, worn surface features, and oil film characteristics were performed. Results showed that the 2-mm groove structure of the cylinder liner was more favorable for improving the wear performances at low speed, whereas a 3-mm groove structure of the cylinder liner was more suitable for improving the wear performance at higher speeds, though its wear performance needs to be improved under high load. These results help to understand the specific application of surface texture on the wear performance of the CLPR pair.     

缸套表面形貌磨损特性的研究

在缸套磨损的不同阶段 ,其表面将呈现出不同的表面形貌特性 ,定量描述上述特性对表面的功能分析及表面形貌设计具有很大的帮助。本文通过对缸套表面的实测和分析 ,研究了在磨损前后表面形貌的变化 ,并首次定量描述了微凸体密度、微凸体曲率半径及其沿高度方向的变化     

润滑油中加入纳米氧化铝对缸套-活塞环摩擦副摩擦磨损特性的影响

在普通CD40润滑油中加入纳米氧化铝,研究了在不同载荷条件下对缸套活塞环摩擦副摩擦磨损特性的影响;用铁谱仪对试验油样进行了磨粒分析;用原子力显微镜对缸套试样表面的微观形貌进行了测试;用LAS-3000型表面分析系统对磨损表面进行了成分分析。结果表明：缸套活塞环摩擦副在含纳米氧化铝的润滑油作用下,表现出优越的抗摩减磨性能,其效果随栽荷的增大而增强;在高载荷作用下缸套试样表面形貌有了明显的改观,减小了摩擦阻力,降低了摩擦因数。