斯特林发动机配气活塞动力学仿真分析

随着能源危机的加剧和斯特林发动机技术的提高,斯特林发动机在车辆上的应用具有重要的意义。首先,通过分析配气活塞的结构组成,来建立其力学模型。其次,利用ADAMS软件对配气活塞进行了动力学分析,得出活塞运动中柔性弹簧的变形特征、受力、动能和势能、活塞的轴向与侧向频谱特征等力学性能,其结果可以作为斯特林发动机设计与优化的理论依据。     

斯特林发动机气缸与活塞间隙密封的泄漏量分析

斯特林发动机的密封关键是气缸与活塞的间隙密封,能否有效地将其密封直接影响了斯特林发动机的性能与可靠性。斯特林发动机采用间隙密封,可以在完成密封作用的同时消除接触磨损和因此而产生的污染,但由于间隙内气体的泄漏,引起了工质的损失。建立了层流工况下斯特林发动机气缸与活塞间隙密封的数学物理模型,推导了密封间隙的泄漏量。再考虑由于实际工况和位置偏心引起的密封间隙的泄漏量,最后与理想条件下的泄漏量进行比较,得出结论:实际工况和位置偏心引起的密封间隙的泄漏量较理想状态下泄漏量大。     

斯特林发动机配气活塞气体的作用效应

为了能够深入认识自由活塞斯特林发动机配气活塞的运动特性,对动力活塞固定不动时的配气活塞的气体作用效应进行了分析,并设计了配气活塞的单独运动实验,在此基础上提出了配气活塞固有频率的计算式。分析了工作腔压力波超前与滞后配气活塞位移两种情况下受到的气体力的作用情况,采用旋转矢量法阐述了气体力的作用机理。当压力波超前或滞后活塞位移小于90°时,认为一部分气体力发挥了气体弹簧的作用,使系统固有频率增大;当压力波超前或滞后活塞位移大于90°但小于180°时,认为一部分气体力发挥了惯性力的作用,使系统固有频率减小。热源温度越高,系统的固有频率越小。利用本实验室的一台自由活塞斯特林发动机进行实验,验证了上述气体力作用的效应与规律,且利用此理论计算了系统固有频率的准确性。     

汽车发动机活塞磨损及气缸活塞间隙变化研究

应用发动机专用仿真软件AVL_EXCITE进行了发动机活塞-活塞环-气缸套副的动力学分析,获得了活塞在气缸内的拍击运动参数和活塞与气缸套碰撞力。提出了一种发动机活塞表面的磨损趋势的预估方法,并进行了仿真分析研究。根据仿真计算结果模拟了发动机运转过程中活塞与气缸套接触状态,得到了作用在活塞表面每一点上的接触力,根据其接触力模拟了发动机活塞磨损状态。模拟结果表明能够准确地预测到在不同活塞与气缸套间隙下的活塞拍击运动特性及表面磨损情况。     

斯特林机动力活塞间隙密封动态特性仿真分析

在自由活塞斯特林机动力活塞间隙密封中,间隙内的气体泄漏会引起工作腔内压力和气体质量的变化,进而影响斯特林机的工作效率。为研究在压缩循环过程中气体泄漏量对压力的动态影响,建立间隙密封长度不变、间隙密封长度单侧变化和间隙密封长度双侧变化3种不同的间隙密封物理模型,采用时间推进法,分析求解不同形式的密封对泄漏量的影响。结果表明：间隙密封在启动阶段时单向泄漏量最大,随着时间的推进,泄漏量逐渐减小后达到稳定,间隙密封长度不变的模型相较于其他2种模型的单向泄漏量最少。基于间隙密封长度不变的模型,分析气膜厚度、背压、密封长度对泄漏量的影响,对气膜间隙和背压进行优化设计。结果表明：气体质量的泄漏随气膜厚度和背压的增加而增加,随活塞长度的增加而减小;当气膜间隙为20~30 μm,活塞长度为10~15 cm,背压在3~5 MPa时,间隙密封泄漏量在3%以内,符合动力活塞间隙密封的设计要求。分析结果为自由活塞斯特林机动力活塞间隙密封提供了设计依据。     

活塞与气缸结合间隙的计算

氮化气缸的氨压缩机,在工作过程中气缸直径有缩小现象。本文提出了缸径缩小量与气缸壁厚的函数关系式,作为铸铁“增长”间隙储备定量计算。 文章还介绍了无活塞环小型制冷机的有关间隙、活塞圆度与压缩机的寿命试验研究结果: 活塞按测量圆度记录极座标图表与气缸选择装配,直径间隙从0.015毫米增大至0.0279毫米时,活塞圆度在0.00375毫米以内的三个棱形,可以保证压缩机有10年的使用周期。 文章分析了在无心磨床上加工活塞产生圆度误差的原困,不同的圆度误差对压缩机工作可靠性与寿命的影响。     

自由活塞斯特林发动机运行频率

自由活塞斯特林发动机运行频率是发动机的关键参数。区别于传统的曲柄连杆斯特林发动机,自由活塞斯特林发动机的运行频率由系统充气压力、动质量、弹簧刚度、阻力系数等热动力学参数耦合确定,因此确定自由活塞斯特林发动机的运行频率较为复杂。为了能够定量计算自由活塞斯特林发动机的运行频率,笔者建立了耦合发动机热动力学参数的数值模型。首先,在模型中对压力波进行线性化处理,得到了自由活塞斯特林发动机运行频率的计算公式;然后,运用模型分析了主要参数对发动机运行频率的影响规律,并与实验结果相对比,发现模型计算结果较为准确;最后,分析了当板弹簧刚度大幅度增加时,发动机的运行频率却变化较小,主要原因在于原有板弹簧的最高自然频率较低。结果表明：优化设计了新的板弹簧,使发动机运行频率大幅度升高,在采用新的板弹簧之后发动机的运行频率从原来的35 Hz提高到60 Hz。     

发动机配气机构仿真分析

利用AVL-tycon软件建模,根据热力学计算要求,设计发动机气门正时系统,确定进气和排气凸轮型线及相关的气门机构参数,进行气门机构运动学分析。计算分析气门弹簧力,气门落座速度,凸轮与挺柱的动态接触力等。     

自由活塞斯特林发动机动力活塞气体作用效应

为了能够深入认识自由活塞斯特林发动机动力活塞的运行特性,找到提高自由活塞斯特林发动机效率的方法,对配气活塞固定不动时的动力活塞的气体作用效应进行了理论分析,并设计了动力活塞的单独运动实验,在此基础上提出了动力活塞自然频率的计算公式。研究了压缩腔压力波超前与滞后动力活塞位移两种情况下动力活塞受到的气体力的作用情况,采用旋转矢量法阐述了气体力的作用机理。当压力波超前或滞后活塞位移小于90°时,一部分气体力发挥了气体弹簧的作用,使系统自然频率增大;当压力波超前或滞后活塞位移大于90°但小于180°时,一部分气体力发挥了惯性力的作用,使系统自然频率减小,且热源温度越高,系统的自然频率越大。利用本实验室的一台自由活塞斯特林发动机进行实验,验证了上述气体力作用的效应与规律,利用此理论计算系统自然频率和实验相差不超过2%,使得斯特林发动机成功启动。     

汽车发动机配气机构仿真分析

虚拟样机技术是当前设计制造领域的一项新技术.它利用软件机械系统的三维实体模型和力学模型,分析和评估系统的性能,从而为物理样机的设计和制造提供依据.本文使用机械系统动力学仿真软件ADAMS,以D6114B高速柴油机的配气机构为例,建立和测试了该机构的虚拟样机,对下置凸轮轴高速发动机配气机构的性能进行了分析、预测.     

发动机配气系统运动学仿真分析

配气机构是内燃机的重要组成部分,虚拟样机技术是研究配气机构的重要方法。本文基于多刚体系统运动学原理,并利用ADAMS中的专用模块ADAMS/Engine对某高速汽油机的配气机构进行了运动学建模及仿真研究,获得了气门在不同转速下的位移、速度和加速度曲线。通过分析仿真结果,得出了气门的运动规律,指出了气门冲击、振动随速度变化的趋势。这对发动机配气机构的结构设计、动力学分析、性能预测、故障诊断起到积极的作用。     

航空活塞发动机气缸磨合的建议

主要介绍航空活塞发动机磨合中胀圈和气缸壁的工作机理和作用,分析磨合中的重要环节和不利因素,提出发动机磨合过程的注意事项和要求,从发动机的磨合原理、磨合过程以及如何进行磨合三个方面进行介绍,强调磨合过程对发动机的品质和使用寿命的直接影响.     

对全封闭压缩机活塞与气缸间隙泄漏的测算

分析经过气缸与活塞间隙的泄漏。使用一个简单的数学模型计算全封闭往复式压缩机气缸中致冷剂的总泄漏量,计算的总质量不但考虑到纯致冷剂,还包括溶解在油里的致冷剂.介绍一种用于测量致冷剂泄漏的试验装置,对于气缸与活塞间不同间隙时的泄漏量,用此装置测定的结果与理论预测值是吻合的。     

活塞式压缩机的活塞与气缸结合间隙选择的原则

全苏国家标准（ГOCT）7426-55与7475-55《活塞式空气压缩机技术条件》与《活塞式制冷机技术条件》规定对活塞式压缩机提出的设计-使用要求。这些标准规定了零件的材料,被加工表面的光洁度～＊,主要零件的几何形状偏差,压缩机润滑油与冷却水的消耗,以及压缩机的使用期限等。 目前,对无十字头一类单级压缩机的活塞     

汽车发动机配气机构的设计与研究

汽车发动机是汽车的核心组成部分,因此发动机的配气机构设计对发动机的性能有着举足轻重的作用。本文针对汽车发动机配气机构进行研究,首先介绍汽车发动机的配气机构的主要功能,然后分析配气机构的分类,并在此基础上详细介绍配气机构的组成部分及相关设计原理。     

应变片用于斯特林发动机活塞位移的动态测量

结合自由活塞斯特林发动机的结构特点,提出了采用应变片响应板弹簧变形来动态测量活塞位移的方法。根据应变片的电阻应变效应与应变仪的电桥原理,建立了一套应变片测量位移的动态标定试验系统,将动态标定数据与静态标定数据进行了比较分析。试验结果表明,应变片测量位移的方法存在一定的正反向、动静态差异,应变片的粘贴位置也会直接影响测量准确性。基于应变片传感器体积小,与板弹簧结合粘贴无需占用专门的空间,通过标定校准和合理的安装位置,仍然是一种较好的位移测量传感器。     

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。     

发动机配气凸轮轮廓曲线设计与研究

配气凸轮作为配气系统的核心零部件,其轮廓曲线的设计是整个配气机构设计的关键。通过对Solid Works软件进行二次开发,得出一种配气凸轮轮廓曲线的参数化设计方法。此方法能够满足精度要求较高的凸轮轮廓曲线设计,为发动机配气凸轮轮廓线的设计提供了一种依据。     

高压缩比HCNG发动机配气机构仿真研究

为解决某HCNG发动机在高压缩比时回火问题,利用GT-VTRAIN软件建立配气机构的运动学和动力学仿真模型,进行模拟计算。基于组合多项式凸轮型线的数学理论,优化配气机构,重新设计配气相位和凸轮型线。模拟结果表明:新设计配气凸轮丰满系数较高,凸轮未发生与从动件飞脱现象;无气门反跳和二次开启现象;气门弹簧工作正常,未发生弹簧并圈,满足动力学要求;采用0°CA和-10°CA的气门重叠角,解决了发动机进气道回火的问题,压缩比提高到12:1时,仍能保持较高的功率,达到了设计目标。