考虑活塞-缸套结构变形的活塞敲击运动特性研究

为分析活塞和气缸套结构变形对活塞敲击运动特性的影响,以某V型高强化柴油机为研究对象,借助AVL-Excite仿真计算平台,建立活塞动力学模型,计算活塞的运动特性参数。在此基础上探讨了活塞和气缸套结构变形与活塞运动特性和活塞敲击力的相关关系,以说明活塞和气缸套结构变形对活塞敲击力建模分析的重要性,并获得活塞敲击力的变化规律。研究结果表明:在活塞运动上、下止点附近活塞敲击运动出现频率较大,且具有较高的活塞敲击动能。活塞和气缸套的结构变形使活塞侧推力峰值略微减小,活塞敲击力幅值有所下降,同时活塞敲击缸套的频率降低。     

活塞结构刚度对动力学性能影响的研究

用矩阵来描述活塞的径向刚度,并在试验台架上对不同位置加载,测得规定点处的变形量,从而确定活塞整体刚度的分布情况。利用建立的动力学模型分析活塞刚度变化对二阶运动、敲击动能及摩擦功损失等的影响,为确保活塞温度场、热变形及缸套安装变形等边界条件的准确性,使用硬度塞测温试验、缸孔轮廓仪等得到的实测数据对模拟过程进行标定和验证。计算结果表明:活塞动力学分析要同时考虑缸套和活塞刚度的影响,否则计算得到的活塞摆角偏小,摩擦损失偏大,而敲击动能则随着曲轴转角的不同而与实际情况产生周期性偏差,有些偏差值甚至会达到70%;改变活塞结构会改变活塞的刚度,通常当裙部刚度增大后,活塞在每个换向时刻的最大摆角会减小,同时在每个敲击时刻的敲击能量峰值也会减小。     

重型高速柴油机活塞销座强度分析与优化

活塞体在实际工作条件下承受着复杂的热机耦合载荷,其耐久性对整机可靠性有着决定性的影响.在重卡柴油机中活塞销座和裙部作为主要承受机械负荷的区域,需要详细分析其温度场、变形、应力和润滑状态.文中利用试验结合有限元方法获得活塞、缸套的冷、热态型面,建立某重卡柴油机的活塞-销-缸套-连杆组的弹性耦合动力学分析模型,通过弹流润滑模型得出活塞销座轴承的润滑状态,进一步分析销孔表面的动态变形、应力场,并对活塞体在机械负荷下的高周疲劳强度进行校核.仿真计算结果与故障件模式一致性较好.为了优化活塞销座处的强度安全系数,采用该分析方法对不同的销孔型面方案进行了对比和评价.在发动机详细分析与故障诊断阶段,利用该分析流程可对活塞体的机械强度性能进行较好的把握与评价.     

活塞热疲劳分析

用Pro/E建立活塞几何模型,在ANSYS单元库里选取热结构耦合单元,对模型网格进行优化,并对活塞温度场进行标定,然后进行热机耦合分析计算,得到活塞温度场、热应力场和变形。计算结果表明,在低频热疲劳下,活塞循环次数最少约是1 120 000次,这为活塞的结构改进和优化提供了依据。     

基于热机耦合的国-Ⅴ柴油机活塞强度及变形数值分析

建立了国-Ⅴ柴油机活塞、活塞销、连杆和缸套等的有限元模型;利用非线性有限元软件ABAQUS分别计算了该柴油机活塞在最大热负荷工况下的温度场和热机耦合工况下的变形和应力,确定了活塞的最大热负荷区和最大应力区,并对活塞和缸套的接触应力进行了分析。模拟结果表明:活塞喉口部位承受最大热负荷,其温度为321.6℃,低于活塞材料的极限温度;在热机耦合工况下活塞裙部的最大应力为58MPa、最大变形为0.1mm,都在可接受范围之内;同时,活塞与缸套的最大接触应力为29.4MPa,在许用应力范围内。通过上述对国-Ⅴ柴油机活塞强度及变形的分析,可以判定此活塞结构能够满足设计要求。     

陶瓷纤维铝基复合材料对活塞销座的影响

为了避免铜衬套脱落并降低活塞销孔表面的最大应力,运用正交试验表L_9(3~4)设计9组试验,另加1组镶铜衬套的试验作为对比方案,通过ANSYS对活塞进行了模拟分析,并利用极差分析法找到满足活塞热负荷及机械负荷的最优方案。结果表明:影响活塞销座热机耦合应力的3个因素大小依次为销孔型线方程、销座与活塞销的间隙和增强体的厚度;最优方案使活塞销孔表面上的耦合应力降低了28.8%;增强体使活塞销座处温度升高了3%~4%,活塞的耦合变形也减小了2.9%~3.8%。     

某船用柴油机活塞件疲劳寿命预测及损伤演化分析

针对船用柴油机活塞在实际运行工况下出现活塞烧顶、活塞顶开裂等问题,运用有限元软件FEMFAT中的BASIC模块对船用柴油机活塞进行热机耦合仿真,模拟周期性最高燃烧压力、惯性力、热应力耦合作用下的活塞受力情况。利用Miner准则对活塞进行疲劳寿命预测,采用Aeran理论对活塞机械负荷、热负荷及热机耦合3种边界条件进行损伤演化分析,建立了活塞在不同载荷条件下的加速寿命模型,确定了活塞循环次数与其损伤演化之间的关系。     

活塞动力学二阶运动的仿真方法与试验研究

采用多体动力学在时间域内迭代计算活塞、缸套及润滑油膜相互耦合子系统的运动学与动力学方程,在考虑活塞体径向刚度、活塞体及缸套冷热态型面的影响下,得到活塞主、副推力侧实际工况下的热态配缸间隙;动力学仿真方法计算出活塞二阶运动结果,包括:活塞主、副推力面间换向的径向运动和绕活塞销的转动;二阶运动对缸套的动态敲击力作为载荷边界条件施加在有限元模型上,计算出气缸体在活塞敲击下的振动响应;同时,在发动机台架上对气缸体两侧的活塞敲击处布置加速度传感器、以及布置缸内爆压传感器和上止点位置测量得到气缸体结构振动响应,试验结果验证了仿真模型的有效性.     

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...     

基于数值模拟的全钢活塞温度场研究

利用有限元分析软件MSC.NASTRAN,结合活塞传热边界条件,对某新型柴油机全钢活塞温度场进行了计算。通过与传统铝活塞的对比,验证了全钢活塞及其结构的可行性,为进一步分析活塞的机械负荷及热机耦合提供依据。     

活塞裙部的润滑分析及活塞系统2阶运动的研究

基于平均流量型分析了活塞裙部的润滑问题，并且与活塞运动方程结合求解了活塞系统２阶运动的轨迹，探讨了活塞结构参数对２阶运动 的影响，计算和比较了在不同参数下活塞初部的摩擦力。     

液压自由活塞发动机活塞运动规律动态仿真研究

为研究液压自由活塞发动机(HFPE)的活塞运动特性,建立了液压自由活塞发动机动态仿真模型,针对循环供油量、喷油定时、气门正时、压缩压力、负载压力等主要控制变量对活塞运动情况的影响进行了规律性研究.结果表明:各控制变量的变化影响活塞受力的变化,进而使活塞的下止点位置和压缩比发生变化,并影响发动机的正常运转和性能;循环油量与活塞膨胀行程长度、压缩能量与压缩比均近似呈线性关系;HFPE循环工作是一个多参数耦合和能量重新分配的复杂过程;执行器滞后引入的正时控制误差将是影响控制精度的重要因素.     

活塞环与环槽的间隙问题浅析

从有关资料中了解到,对活塞环的研究多于环槽和活塞,认为气缸密封在于环,于是在切口形式上多种多样产品纷纷登场,其中有不少已经获得专利,如：中山金杯实业公司申请的《自动调隙异形活塞环》;山东恒圆活塞环有限公司申请的《全密封增加活塞环》……等等,依我分析,在技术日益提高、要求节能环保的今天,环及活塞和槽在技术要求上同等重要,不可重此轻彼。     

CKF9526数控活塞车床在活塞加工上的应用

论述数控车床加工活塞的工作原理，以及在活塞加工过程中出现的问题，并提出了解决办法。     

考虑热变形的活塞组件结构对活塞二阶运动的影响分析

结合活塞、缸套工作温度场的实测值,建立了2D25柴油机活塞组件动力学模型,分析了配缸间隙、活塞销偏置量和活塞头部型线等结构参数对活塞二阶运动的影响关系,并采用正交试验设计优化了2D25柴油机活塞组件结构参数。分析结果表明:对活塞二阶运动的影响主要体现在活塞敲击能量和摩擦功耗,其影响关系是此消彼长的;在计算的影响因素中,对活塞二阶运动影响最大的是配缸间隙,其次是活塞销偏置量和裙部椭圆度,影响最小的是中凸点位置;活塞头部结构的不同主要是影响活塞敲击能量,而对活塞的摩擦功耗影响较小。     

活塞的材料分析

从摩擦学的角度出发,简述了活塞各部位材料应用满足的要求,并着重对铝合金活塞、铸铁活塞及钢制活塞的优缺点、金相结构、适用范围及工艺改进进行了简要的分析和叙述。     

发动机活塞设计

介绍了活塞设计中应当注意的事项及基本思路,包括活塞材料、基本尺寸,头部结构对热负荷的影响,头部结构对漏气、机油消耗的影响,燃烧室喉口设计对结构强度的影响;活塞销座及销孔设计对变形、承载能力的影响;活塞裙部的形线、热变形、控制变形的方法,提高抗拉缸能力的设计方法;还介绍了活塞热负荷和冷却方式的关系及结构等。     

发动机活塞设计

介绍了活塞设计中应当注意的事项及基本思路,包括活塞材料、基本尺寸,头部结构对热负荷的影响,头部结构对漏气、机油消耗的影响,燃烧室喉口设计对结构强度的影响;活塞销座及销孔设计对变形、承载能力的影响;活塞裙部的形线、热变形、控制变形的方法,提高抗拉缸能力的设计方法;还介绍了活塞热负荷和冷却方式的关系及结构等。     

活塞动力学模拟计算

采用AVL Boost软件模拟的气缸压力和ANSYS软件模拟的缸套、活塞的变形作为输入条件,用多体动力学软件对四缸柴油机活塞的几种结构形式进行了动力学计算与分析。研究了活塞轮廓、刚度以及活塞销偏置对活塞运动、活塞与缸套接触压力的影响。改变活塞轮廓对改善活塞运动有明显效果,且改动成本较小;减小活塞刚度有利于减小活塞与缸套平均接触压力;活塞销偏置量变化对发动机活塞运动没有明显影响。研究结果表明:当前设计的活塞基本满足使用要求,但仍然有优化空间。     

考虑活塞热变形的活塞裙部润滑计算分析

采用三维有限元方法进行了柴油机活塞的热分析 ,计算得到了活塞的热变形 ,建立了活塞裙部考虑热变形的流体动力润滑模型。利用这个模型进行了考虑活塞裙部热变形的润滑计算 ,通过和冷态的润滑计算结果对比 ,发现热变形对活塞的润滑性能有很明显的影响 ,应在活塞裙部设计中予以考虑。