电力液压系统中的密封摩擦特性分析与优化

随着电力液压系统中发动机的快速发展,活塞组件面临着越来越苛刻的工作环境。为了降低发动机活塞组的摩擦损失功,提高电力液压系统的工作效率,通过对电力液压系统中活塞环组密封摩擦特性影响因素进行分析,再通过正交试验对实验进行优化,分析不同环组配合下的曲轴偏置、活塞销偏置、配缸间隙和活塞中凸点高度等因素对密封和摩擦特性的影响规律。实验结果表明,曲轴偏置是对摩擦损失功最主要的影响因素,配缸间隙是对窜气量最主要的影响因素。优化后方案与原始方案相比,窜气量减少至39.53 L/min,摩擦损失功为0.45 kW。优化后的方案密封性得到了改善,同时摩擦损失功和敲击噪声均有所减少。通过对电力液压系统中的密封摩擦特性进行深入研究和优化,可以为提高液压系统的可靠性和效率提供理论依据和实践指导。     

润滑油对发动机活塞环油膜厚度及整车油耗的影响

以活塞环及缸套作为研究对象,基于AVL-EXCITE对不同规格润滑油润滑下的发动机活塞油膜厚度及活塞摩擦损耗进行仿真分析。结果表明:发动机第三道活塞环油膜厚度对发动机摩擦损失影响最大。通过对不同规格润滑油条件下第三道活塞环油膜厚度及总摩擦损失进行仿真,表明当发动机转速在1 000~3 000 r/min时,活塞环处于混合润滑状态,随着转速的增加油膜厚度先增大后减少;降低黏度有助于减少低速轻载时的摩擦损耗,但黏度过低会使重载状态下活塞油膜厚度变薄而增大摩擦损耗。通过整车NEDC试验对仿真结果予以验证。     

航空活塞发动机曲柄连杆机构的瞬态动力学特性研究

选取通用航空领域常用的莱康明水平对置四缸航空活塞发动机作为研究对象,利用SolidWorks、ANSYS Workbench软件进行三维建模以及有限元分析。通过模拟发动机在起飞、巡航和降落阶段的工作条件,分别在2700、2400和1600 r/min的转速下对活塞、连杆和曲轴关键部件的等效应力和应变进行研究。实验结果显示,在起飞阶段（2700 r/min）,活塞的等效应力和等效应变分别达到91 MPa和0.0017 mm。相比于巡航阶段（2400 r/min）,其等效应力分别高出11%,等效应变高出22%;相较于降落阶段（1600 r/min）,等效应力高出12%,应变高出29%。连杆在起飞阶段的等效应力和等效应变分别达到162 MPa和8.23E-4 mm,相比于巡航和降落阶段均高出5%和8%。此外,曲轴在起飞阶段的等效应力和等效应变分别达到184 MPa和0.0014 mm,比巡航阶段分别高出17%和59%,比降落阶段高出21%和63%。这一研究结果揭示在起飞阶段,活塞、连杆和曲轴受到了更大的力和变形,为优化曲拐机构设计及提升其在高负荷工况下的可靠性和耐久性,提供了重要的理论依据。     

数控曲轴铣床加工发动机曲轴实例

我厂在小松公司GPM900B-2型曲轴数控铣床上加工从德国引进B/F8L413F型风冷发动机的主轴轴颈、连杆轴颈和卵形轮廓曲臂外圆(附带加工曲臂端面),如图1所示。铣刀主轴转速36r/min,刀盘直径920mm,切削速度104m/min,最大进给速度2400mm/min;工件主轴转速0～5r/min。一根曲轴毛坯整个铣削(一次完成精加工)过程只需40min左右。到目前为止,在该机床上已加工出曲轴4000余根,与传统加工方法比较,经济效益相当显著(详见表1)。 图2是曲轴装夹和同时加工主轴轴颈及连杆轴颈示意。由图可以看出各个曲臂的分度情况(90°分度),曲轴绕回转中心转一周即可…     

柴油机连杆衬套磨损的正交试验研究

以单因素试验和正交试验方法设计连杆衬套摩擦磨损试验方案,在活塞销-连杆衬套往复摆动摩擦磨损试验机上研究载荷、转速、配合间隙对衬套磨损量的影响。通过方差分析和响应曲面法分析各因素及因素交互作用对磨损量影响,对工艺参数进行优化,建立磨损量的预测模型。结果表明:对衬套磨损量影响重要程度依次为转速、载荷、配合间隙;在交互作用中,载荷与配合间隙的交互作用对于磨损量影响比较显著。衬套磨损量响应优化的结果为在载荷取110 k N,转速为230 r/min,配合间隙为0.14 mm时,连杆衬套的磨损量最小,为5.4μm。     

水润滑条件下转速对车轮钢滚动接触疲劳和磨损性能的影响

为探究水润滑条件下转速对车轮钢滚动接触疲劳和磨损性能的影响,利用滚动接触摩擦磨损试验测试不同转速下车轮试样的剥离寿命、摩擦因数和磨损率,并结合磨损形貌和裂纹扩展形貌观察,对比分析不同转速下摩擦磨损和剥离寿命的影响因素。结果表明:随转速提高,车轮材料氧化程度加剧,导致摩擦因数逐渐增加;当转速由250 r/min增至500 r/min时,摩擦因数增幅较小,应变速率增加导致磨损率下降,当转速由500 r/min增至1000 r/min时,摩擦因数急剧增加,导致材料磨损率增加;随转速提高,剖面塑性流动层厚度、裂纹扩展角度、裂纹分叉深度和最大扩展深度均呈现减小趋势。转速增加带来的摩擦因数的增加,一方面缩短裂纹萌生寿命,另一方面减小了裂纹发生向上转折的深度,最终导致滚动接触疲劳寿命随转速的增加而减小。     

活塞销偏置对非道路柴油机振动与噪声的影响研究

基于发动机活塞运动方程及柔性多体动力学理论,运用模态综合方法对机体和曲轴进行模态缩减,建立了活塞动力学计算及整机多体动力学仿真模型,通过模态试验对有限元仿真模型的准确性进行验证。仿真分析了不同活塞销偏置量对活塞动力学及发动机振动噪声的影响规律,结果表明:随着活塞销负偏置量的增加,压缩上止点附近的活塞敲击时刻提前,敲击能量逐渐减小。不同活塞销偏置方案下,发动机机体、汽缸盖罩、油底壳、齿轮室罩及飞轮壳均在二阶谐次下振动较剧烈,当活塞销偏置-1.6 mm时,振动最剧烈。随着活塞销负偏置量的增加,各部件表面辐射声功率级先减小后增大,在1/3倍频带500～1 250 Hz中心频率的表面辐射声功率级较大,活塞销偏置-0.4 mm时声功率级最小。综合活塞动力学、振动及噪声特性的分析结果,此发动机的活塞销负偏置设计值应取0.4～0.8 mm最好。     

转子压缩机三大摩擦损失的影响因素研究

以转子压缩机为例,给出总摩擦功耗占比最高的三大摩擦损失计算公式,并迭代求解滚动活塞角速度,联立滚动活塞与滑片顶端之间的接触力。利用MATLAB软件实现计算过程,研究润滑油黏度、主轴转速、活塞质量、气缸高径比、滚动活塞与气缸端盖间隙等因素对压缩机三大摩擦损失的影响。结果表明:主轴转速对滚动活塞与偏心轮之间的摩擦损失影响较大,且随着转速的增大,摩擦损失也增大;活塞质量对滑片端部与滚动活塞外表面之间的摩擦损失影响最小;滑片与滑片槽之间的摩擦损失随着主轴转速、气缸高径比的增大而增大。该研究为降低各摩擦副处的摩擦损失及总摩擦功耗提供了参考和借鉴。     

超高速切线泵扬程系数试验

为获得切线泵在超高工作转速下的扬程系数、摩擦功耗损失、温升特性与工作转速关系,针对外径42 mm的8叶片切线泵开展了试验研究,将切线泵装配至涡轮轴系上,通过高压氦吹驱动涡轮轴系进行超高速运转试验。试验过程中通过控制高压气源压力及切线泵输出流量,获得了切线泵在52.8×10³~80.8×10³ r/min转速范围内的输入轴功率、输出压力、输出流量及温升特性数据。通过对实测数据的分析与计算,取得了外径42 mm的切线泵在超高转速条件下泵扬程系数、功耗损失及工作过程中温升特性试验数据。试验结果表明:外径42 mm的8叶片切线泵在52.8×10³~80.8×10³ r/min转速范围内,转速每增长1000 r/min,功耗损失约增加1.486 kW,所耗功率全部用于泵叶轮搅油摩擦损失,同时转速增加内泄增大,导致扬程系数由0.70缓降至0.66,零输出流量时由摩擦损失导致的液体介质温升速率达2.38 ℃/s,试验结束时油温最高达到274.5 ℃。试验研究提供了一种切线泵特性测试方法,可作为切线泵及涡轮泵设计和分析的依据。     

空气系统中滑片膨胀机热力性能的试验研究

研制了一台双作用滑片膨胀机,搭建了以空气为介质的膨胀机性能试验台,对所研制的滑片膨胀机热力性能进行了测试,对影响膨胀机性能的主要因素进行了定量分析.试验结果表明:容积效率随膨胀机的转速增加而增大,在1000r/min之后基本保持在35%左右;当进、排气压力差不变时,膨胀机输出功随压比增大而增大,当压差不变时,存在最佳压比使绝热效率达到最大值26%;在进、排气压力不变时,随着转速的增加绝热效率在900r/min会出现最优值28%.进一步分析表明,泄漏和摩擦损失是影响膨胀机效率的关键因素.     

发动机连杆轴承异响故障分析研究

从动力学角度对发动机连杆轴承异响故障进行研究,以某军车发动机为研究对象,采用汉氏法求解雷诺方程,计算分析了在相同的润滑条件下,不同工况、不同转速以及轴承配合间隙下连杆轴承的负荷和轴心轨迹。分析结果表明：相同工况下,作用在活塞顶部的气体压力是影响连杆轴颈负荷的主要因素,连杆轴承的横向运行轨迹会随着轴承间隙的增大而扩大,连杆轴承异响最佳诊断转速为中速1 200～1 600 r/min,最佳诊断部位是发动机的右侧曲轴轴承对应的缸体处。     

高压比大推力离心压气机流场分析

基于CFD设计了一款转速60000 r/min、压比7、流量1.5 kg/s的大推力压气机,采用spalart-allmaras湍流模型和Navier-Stokes方程组对压气机叶轮内的气体流动及其工作范围进行了数值模拟,分析了60000 r/min转速时最高效率点附近的相对马赫数和流线云图,开展了非设计转速下的流场分析,计算了不同转速下的工况,研究了设计转速下叶轮入口处激波和射流尾迹的流动情况。研究结果表明：设计工况条件下,等熵效率为84.25%,压比为8.167;转速从48000 r/min到54000 r/min时,等熵效率提高,流场改善,气动损失减小;压气机转速从60000 r/min增加到72000 r/min时,压气机等熵效率、气动损失减小、稳定工作范围收窄;高压叶轮的主要气动损失为叶片表面的激波损失、叶尖间隙损失、二次流损失及吸力面尾缘的低能流体。     

曲轴轴颈型线对主轴承润滑特性的影响

以内燃机曲轴主轴承为研究对象,基于Reynolds方程和Greenwood-Tripp微凸体接触理论,考虑曲轴倾斜和弹性变形,建立其弹流润滑模型,分析不同轴颈型线对主轴承润滑特性的影响。结果表明:不同轴颈型线对主轴承润滑特性的影响有着明显的差异,相比于无型线轴颈,轴颈型线为鼓型时,主轴承的最小油膜厚度增加了38.12%,最大油膜压力减小了32.73%,平均摩擦损失降低了8.4%,并改善了曲轴倾斜现象;而轴颈型线为马鞍型时,主轴承的最小油膜厚度下降了24.64%,最大油膜压力增加了4.56%,平均摩擦损失增加了2%,曲轴倾斜加剧;当曲轴轴颈型线为鼓型时,随着曲轴倾斜角度的增加,主轴承的最小油膜厚度减小、最大油膜压力增加、平均摩擦损失减小,随着转速的增加,主轴承的最小油膜厚度增加、最大油膜压力减小、平均摩擦损失增加。     

曲轴的热处理工艺改进

某型号凿岩机配备的是TMHH系列活塞曲柄滑杆式气动马达,在实际使用过程中,由于其转速较高（达2000r/min）,当遇到地质岩层条件恶劣的时候,不时会发生马达曲轴断裂的现象,严重时会导致活塞损坏。曲轴简图如图1所示。本文拟对该马达曲轴断裂的原因进行分析和探讨,并提出改进措施,从而有效地提高了曲轴的使用寿命。     

轴承动态摩擦力矩的试验分析

轴承的动态摩擦力矩是轴承的主要动态参数之一。本文在弹性流体动压润滑条件下,对卫星姿态控飞轮用角接触球轴承B146104在转速300～3000r/min、轴向预负荷10～60N范围内的动态摩擦力矩进行了实验测定,并考虑了温度因素。当负荷不变时,摩擦力矩值在转速1500r/min时达到最大值;当转速进一步提高时,温度的增加使摩擦力矩值下降;而摩擦力矩值随轴向负荷呈增加趋势。附图6幅,表2个,参考文献6篇。     

冰箱压缩机活塞运动的模拟仿真分析

以LJ63XZ系列冰箱压缩机的曲轴连杆活塞机构作为研究对象,开展了压缩机的曲轴连杆活塞机构的运动模拟仿真分析,采用Solid Works软件建立了曲轴连杆活塞的三维模型,利用MATLAB软件绘制了活塞的位移、速度和加速度曲线。活塞运动分析结果表明,活塞运动到上止点处的加速度达到最大值。从而导致活塞端面在其上止点时所受压强较大,此时,传递到连杆和曲轴的应力达到极值,因此在活塞运动到上止点会面临较大的应力和磨损工况。     

活塞驱动往复式壅塞空化器的设计及仿真分析

为寻求一种解决大规模工业水处理问题的新型空化器,该文作者设计和研制了一套活塞驱动往复式壅塞空化器。基于pro/e设计了空化器内部结构及运动仿真,利用Fluent软件计算了在不同背压下活塞驱动往复式壅塞空化器内部流场变化规律。计算和仿真结果表明:活塞缸内径为150 mm、喷嘴直径为3 mm、曲柄长为60 mm、连杆长为480 mm、曲柄转速为60 r/min时,新型空化器能够产生有效空化,背压同步控制阀能够有效控制背压,且最佳背压为0.2 MPa。     

5L-40/8空压机“三漏”的检修

一、性能介绍我厂动力总站四压风站的一台空压机是无锡压缩机厂生产的5L-40/8型空气压缩机。使用压力为4～8kgf/cm~2,排气量为40m~3/min,其工作原理见图1。当电动机启动后,带动曲轴1并通过连杆2和十字头3将曲轴的圆周运动变为活塞5的直线往复运动。两级气缸6、7的内外两侧各有一对吸、排气阀8、9。当活塞由外死点A向内死点B运动时,气缸内活塞外侧的压缩气体的体积不断膨胀,当压力低于大气压时,     

基于微凸体侧接触模型的机械密封端面混合摩擦热理论预测

基于微凸体侧接触模型,推导了机械密封端面混合摩擦热计算式,研究了转速、摩擦间隙和粗糙度对常用机械密封端面混合摩擦热的影响。结果表明：常用混合摩擦状态下的机械密封端面微凸体接触多为第Ⅱ类弹塑性接触;当转速ω ≤ 2 800 r/min时,微凸体接触摩擦热所占比重较大,但随着转速上升,黏性摩擦热比重逐渐增大至百分之百;随着摩擦间隙d的增大,黏性摩擦热和微凸体接触摩擦热曲线均呈下降趋势,当d ≥ 2.8σ时,微凸体接触摩擦热减小至零,而黏性摩擦热随d变化不大;随着粗糙度的增加,端面摩擦热先下降后上升,在近1.6 μm处最小,因而在机械密封设计时,存在某一粗糙度使混合摩擦热最少。     

活塞"偏缸"的判断和预防

"偏缸"是指大修发动机时,活塞连杆组安装入气缸后,活塞在气缸内向一侧偏斜,即活塞中心线与气缸中心线不重合.活塞连杆组在装配中,如各零件形位公差不符合技术要求,将使活塞在气缸中产生偏斜.根据实际使用情况及计算,当活塞在气缸中偏斜量在100mm长度上为30μm时,活塞压缸壁的力可达147 N,而发动机装配后转动曲轴时,所需的力矩将成倍增加,达到196～245 N·m;若偏斜量在200mm长度上为0.17～0.18 mm时,则气缸的磨损量将增加30%～40%."偏缸"的结果将导致气缸密封不良,功率下降,油耗增加,活塞、活塞环及气缸等相关零件磨损加剧,缩短发动机的使用寿命,严重时还会发生"咬缸"事故.