内燃机湿式气缸套装配变形影响因素分析

针对水冷式内燃机常用的湿式气缸套的装配特点和结构形式,采用有限元方法对湿式气缸套在装配工况下变形的影响因素进行了系统计算分析.文中主要从机体-气缸套-缸垫-气缸盖组合体的刚度匹配、气缸盖的局部刚度、缸盖螺栓的预紧力以及气缸套本身的结构形式等方面,获得了各种影响因素对气缸套径向变形及其各阶次傅里叶级数变形的影响规律,为在装配状态控制气缸套变形提供了指导方向.     

气缸套变形多场耦合建模与分析技术

为完善气缸套变形分析技术,以V型柴油机为研究对象,考虑气缸套材料的非线性温度效应与构件间的接触非线性影响,建立气缸套变形分析有限元模型.应用流固耦合方法获得水套壁面传热边界条件,将气缸盖和气缸套的温度场耦合于缸套变形计算中,得到气缸套的截面变形量.借助离散傅里叶变换分析方法对气缸套变形进行分解,明确气缸套变形特征,并分析了变形影响因素,在此基础上,探讨了冷却水套入口冷却液温度与气缸套变形之间的关联性,总结出缸套变形的影响规律.结果表明:气缸套上端截面变形受温度和缸盖螺栓预紧力的影响大,气缸套中下部截面变形受温度影响小.适当选择冷却水套入口冷却液温度范围可有效控制气缸套变形量,该分析方法为柴油机气缸套多场耦合分析设计方法提供重要技术参考.     

柴油机气缸套耦合场的有限元分析

采用有限元分析方法,根据经验公式和CFD-FEA耦合方法进行边界条件的施加,对柴油机气缸套进行了温度场分析,并将温度场用于耦合场的计算,分析了不同载荷对气缸套变形的影响,研究结果表明:气缸套最高温度为582K,出现在内壁顶部,温度场分布由上至下逐渐变低;热载荷是气缸套变形的主导因素,控制缸套变形时应主要控制热载荷引起的变形,为气缸套的设计提供了理论依据。     

基于热机耦合的缸套变形分析

采用热机耦合分析方法,对柴油机气缸套进行了温度场分析,并将温度场用于耦合场的计算,分析了不同载荷对气缸套变形的影响.计算结果表明:气缸套最高温度为230.6℃,出现在缸套内壁顶部;缸套变形总体符合要求.热载荷是气缸套变形的主导因素,控制缸套变形时应主要控制热载荷引起的变形,对指导气缸套的设计具有重要意义.     

内燃机零部件有限元计算中边界条件处理的研究

有限元方法已经成为内燃机零部件应力和变形计算的主要手段,但是目前在内燃机零部件有限元分析中采用的边界条件是否合理,有无必要采用更符合实际的边界条件?本文以曲轴为例,模拟实际状况,采用不同的边界条件进行了有限元计算。计算结果表明,边界条件处理对曲轴有限元分析结果影响很大。因此,为了提高内燃机零部件有限元计算结果的精度,非常有必要根据实际情况确定边界条件。     

150型柴油机气缸套温度场有限元分析

针对150型柴油机热负荷问题,以实测温度场数据为基础,确定了气缸套的换热边界条件,建立了完整的气缸套温度场计算模型。运用有限元法分析了150型柴油机标定工况下气缸套三维温度场及热变形。分析结果表明：最高温度为209℃,位于气缸套内壁上端;最大径向变形量为0．244mm,位于气缸套上端。     

预紧状态下柴油机气缸套变形特性

为了有效抑制高强化柴油机气缸套变形导致的密封失效问题,针对气缸套横截面采用失圆度和傅里叶频谱的气缸套变形评价方法,分析了柴油机机体、气缸盖和气缸套等组合结构在预紧状态下的气缸套变形特性,获得了缸盖螺栓的预紧力、沉孔深度和位置分布对缸套变形的影响规律,并与试验测试结果进行了对比验证.结果表明:预紧力作用下,气缸套中上部呈现椭圆变形,底部变形较小;随着螺栓预紧力的增大,气缸套整体变形程度增大;而当螺栓沉孔深度增大时,气缸套2阶傅里叶变形增大,4阶傅里叶变形减小;最后,对角螺栓连线与进、排气口中心连线之间夹角的增大会导致气缸套变形显著减小.     

内燃机气缸套磨损原因分析及研究

气缸套-活塞环是内燃机中关键的一对摩擦副,该摩擦副性能的优劣直接影响到内燃机的动力性、经济性、可靠性、环保性、安全性等多项综合性能指标.如何提高气缸套的耐磨性一直以来都是困扰气缸套行业发展的一大难题.本文重点从气缸套的材料、表面处理、珩磨技术等方面进行研究分析,得出减少气缸套磨损的方法及发展方向.     

毛坦砌石拱坝应力和变形分析

根据黄山市毛坦水电站工程实际情况,采用有限元法和ANSYS软件建立了该砌石拱坝的三维有限元分析模型,研究了砌石拱坝温度场的模拟方法,并根据规范计算分析了坝体在多种荷载组合下应力和变形特性.计算结果表明,坝体应力和变形符合有限元法计算的一般规律,其强度满足要求.     

基于有限元方法的YZ4DE柴油机气缸套变形分析研究

利用有限元分析的方法对YZ4DE柴油机整机组合件进行了结构分析.为讨论气缸套的变形及其影响因素,提出了一系列评价气缸套变形的评价指标,如最大、最小半径,连续10个截面最大、最小半径,同轴度,圆柱度等.通过多个计算方案的对比结果表明:缸盖螺栓沉孔深度对气缸套变形影响最大,机体气缸筒外壁的铸造偏心对其影响甚小,缸盖螺栓预紧力的加大会加剧气缸套变形.     

重型柴油机气缸套热负荷分析及结构优化

以某重型柴油机的钢制薄壁顶置湿式气缸套为研究对象,运用有限元法进行了气缸套三维温度场的计算,结果显示:缸套最高温度为229℃,出现在缸套活塞上止点附近;结合特定热边界条件,对气缸套的稳态温度场进行了计算,通过对比不同气缸套壁厚对热负荷的影响,明确了在气缸套的变形分析中考虑热负荷的必要性;为气缸套结构设计改进提供了理论指导和依据。     

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。     

柴油机气缸套四点磨损分析及机体结构优化

针对某柴油机在耐久试验后气缸套一环上止点处四点磨损故障,对气缸套、活塞以及活塞环进行仿真分析,结果表明:热态下机体及气缸套变形过大是气缸套四点磨损的主因.采取加宽、加厚机体上顶面,机体气缸套一环位置机体主推力、副推力两侧增加横向、竖向加强筋,加厚机体支撑肩下部等改进措施提升机体刚度.仿真结果表明:新方案气缸套一环变形平...     

激光微造型柴油机缸套的试验研究

采用激光微造型加工技术,在某柴油机气缸套工作表面上,加工出规则的交叉网纹型微观形貌.其表面评定参数优于传统平台网纹缸套,网纹沟槽清晰、分布均匀,网纹沟槽的深度和一致性增加,缸套表面平整,增加了承载面积.而装机试验表明,装配激光微造型缸套的柴油机工作正常,各性能参数稳定,缸套和活塞环之间摩擦学性能优于平台网纹珩磨缸套,发动机机油消耗比采用后者时降低了48.1%,活塞漏气量下降了49.2%.     

发动机冷却系统流固耦合稳态传热三维数值仿真

为解决发动机传热计算时冷却水与缸套、机体之间的流动与传热耦合边界问题，建立了发动机活塞组-缸套-冷却水-机体三维流固耦合系统，并利用有限元分析软件的流固耦合计算功能，把单个零件的传热外边界条件处理成内边界，使得传热仿真更合理更简单。以某增压柴油机为例，用有限元分析软件ANSYS对建立的三维流固耦合模型进行了稳态传热数值仿真，得到了耦合系统的温度场和流场云图。与标定工况下活塞和缸套的温度场测量数据进行了对比分析，结果表明：仿真结果与实测数据吻合较好，误差控制在8％以内。由此说明应用流固耦合仿真方法可以较好地模拟发动机稳态传热。     

基于关联成像的气缸盖内壁影像检测方法研究

为对内燃机正常工作下气缸盖内壁火力面进行检测,提出了一种基于关联成像的气缸盖内壁影像检测技术。该技术采集了气缸盖底板内壁热场分布以及气缸盖底板外壁总热量,利用两组数据间的联系进行关联运算间接的重构出气缸盖内壁的影像。通过不同工况下气缸盖内壁的温度变化规律,得到了内壁区域的热场,从理论上推测了应用关联成像技术的可行性。运用数据模拟的方法对单缸双气门、单缸四气门和双缸双气门气缸盖进行影像重构,重构影像的峰值信噪比和结构相似性指标可达66.79dB,0.427。结合气缸盖内壁缺陷区域结果分析,该技术可清晰呈现气缸盖内壁影像,有利于气缸盖内壁检测的直观性体现。     

低速二冲程柴油机活塞环-缸套润滑模型及相关软件开发

在传统润滑模型基础上,将活塞环润滑特性、活塞环动力学、滑油输运、环组窜气、几何结构参数、缸套变形,固体颗粒等多因素进行耦合,建立了考虑针对低速二冲程柴油机的结构与供油方式的特殊性的供油润滑模型,并对环组间的窜气以及低速二冲程柴油机缸套表面所特有的表面织构与油槽结构进行研究。结果表明：低速机活塞环跨越动压、混合以及边界润滑三个区域,润滑油的供给条件及固体颗粒的存在直接影响着活塞环—缸套摩擦副的润滑状态。     

基于CFD的船用柴油机缸体水套设计

利用数值模拟对6170型船用柴油机的冷却水套进行了冷却性能研究,优化设计了缸体冷却水套.对原机缸体冷却水套内冷却水的流场分布、冷却水套内壁面换热系数、各缸冷却均匀性和压力损失进行了分析.计算结果表明：原机缸体水套上部存在冷却强度不足、冷却均匀性差的缺陷,不能满足缸套冷却要求.通过计算提出了提高缸体上部冷却强度及改善冷却均匀性的优化设计方案,从而满足了气缸套的冷却需要,确保了发动机工作的可靠性.     

重载柴油机气缸套变形分析及结构参数优化

简要分析了某重载柴油机的钢制薄壁顶置湿式气缸套在装配和使用过程中出现变形超差的影响因素。建立了由机体、气缸盖、气缸垫、机体螺栓、气缸套组成的组合结构有限元分析模型，利用多方案数值计算方法研究装配使用过程中气缸套变形机理及结构敏感部位参数，以便对改进设计提供理论指导和依据。优选的气缸套参数已用于某重载柴油机演示验证样机的气缸套结构设计改进。     

激光珩磨缸套在CA6DF2柴油机上的应用

阐述了采用激光珩磨技术加工理想平台网纹缸套的可行性、一致性,以及激光珩磨网纹缸套在CA6DF2柴油机上的试验情况,机油耗对比试验及额定功率试验表明,与传统平台珩磨网纹缸套相比,采用激光珩磨网纹缸套能显著降低发动机机油燃油比和漏气量。