活塞销孔偏置对活塞裙部磨损的影响

基于活塞温度场、热变形、缸套变形等参数建立某柴油机活塞组件数值模拟分析模型,研究活塞销孔偏置对活塞敲击摆动及裙部磨损的影响.结果表明:活塞销孔向主推力侧偏置时,随着偏置距离的增加,最大活塞摆角增大;活塞裙部最大接触压力和最大磨损载荷均出现增大的趋势;销孔偏置为0时最大接触压力最小,为15.45 MPa,销孔向主推力侧偏...     

柴油机铝活塞摩擦磨损的动力学分析

针对某柴油机铝活塞摩擦磨损研究,利用Pisdyn动力学分析软件对活塞的不同裙部壁厚、裙部形线以及销孔偏心的裙部摩擦磨损以及由二阶运动导致的活塞与缸套之间的敲击动能、裙部最大接触压力和累计磨损等进行模拟分析计算。结果表明,该发动机活塞裙部形线对活塞摩擦损失、敲击动能影响最大,销孔偏心和裙部厚度的影响相对较小。     

曲轴偏置和活塞销偏置对发动机摩擦损耗的影响研究

采用发动机气缸压力和活塞轮廓、刚度作为输入条件,运用多体动力学软件对三缸柴油机活塞进行了动力学计算与分析。研究了曲轴偏置和活塞销偏置对发动机摩擦损耗的影响。曲轴最佳偏置量为15 mm。活塞销向主推力侧偏置可减少活塞裙部摩擦损耗,而向次推力侧偏置使活塞裙部摩擦损耗增大。曲轴向主推力侧偏置15 mm,活塞销向主推力侧偏置0.5 mm,活塞裙部摩擦损耗最小,摩擦损耗降低率达8.84%~10.95%。     

高强化柴油机活塞销孔型线设计及试验研究

运用有限元模拟分析对比研究了不同活塞销孔型线对销孔接触压力的影响,并进行了活塞销孔液压脉冲机械疲劳试验。结果表明:适当增大活塞销孔外侧型线收缩量,接触压力减小了约19%,且接触压力分布更均匀,通过活塞销孔液压脉冲机械疲劳试验验证了模拟分析结果的可信度,并试验确定了此柴油机活塞销孔可承受的极限载荷为24 MPa。本研究对发动机活塞的销孔设计、分析计算及试验方法等方面都有重要的现实意义。     

活塞结构参数对敲击能量影响的计算研究

针对内燃机降噪的现实需求,以Ricardo-Pisdyn软件为模拟计算工具,综合考虑活塞接触面粗糙度、活塞和缸套热及弹性变形,建立活塞组件的三维动力学模型,系统性研究了配缸间隙、活塞销偏置以及裙部型线等结构参数对活塞敲击能量的影响规律。结果表明:配缸间隙对活塞敲击能量有明显影响,增大配缸间隙会加剧活塞二阶运动,大幅增加活塞敲击能量;活塞销向主推力面合理偏置,可减小活塞最大敲击能量;增大中凸点高度,可以缩小裙部顶端至中凸点区域与缸套的热态间隙,抑制活塞二阶运动,减小敲击能量;增大裙部顶端间隙或减小裙部型线上指数,都会引起做功行程初期活塞的剧烈敲击;裙部底端间隙和型线下指数对活塞敲击能量的影响较小,增大裙部底端间隙或者减小裙部型线下指数,会导致活塞敲击能量略微增大。     

基于动力学分析的柴油机铝活塞摩擦磨损优化

为了降低某柴油机铝活塞的摩擦磨损,在不更改活塞刚性的基础上,通过优化销孔偏置设计、降低活塞环高度、更改裙部型面等措施对活塞进行优化改进。利用动力学分析软件对优化前后活塞进行对比,模拟结果显示活塞的机油耗和漏气量明显降低,敲击动能和摩擦平均有效压力降低。通过倒拖法和可靠性试验验证改进措施的有效性。结果表明:销孔向主推力侧偏置0.5 mm,配合减小活塞环环槽宽度、优化裙部形线时,活塞摩擦平均有效压力最小,可以有效降低活塞的摩擦磨损。     

某柴油机活塞裙部变形分析

采用workbench对某柴油机活塞在热载荷、机械载荷、耦合载荷作用下分别进行模拟,获得了在不同载荷作用时活塞裙部的径向变形量,通过对比结果得到以下结论:热-机耦合载荷作用下裙部的径向变形量等于热载荷单独作用以及机械载荷单独作用时引起裙部变形的矢量和;活塞裙部的径向变形量随裙部增高而增加,活塞销座旁边的变形量大于垂直于活塞销轴线方向裙部径向的变形量;因此,为了使活塞在工作时能够很好地建立油膜以及和缸套接触,活塞应设计为上小下大的中凸椭圆形。     

二阶运动对汽油机活塞可靠性影响的研究

传统的汽油机活塞计算,加载的机械载荷包括爆发压力,惯性力和侧向力。但在实际的活塞运行中,由于活塞和缸壁之间设计间隙以及热膨胀的存在,活塞在上下往复运动的过程中,会发生以活塞销为轴心的摆动,即活塞的二阶运动。本文讨论了考虑活塞二阶运动对汽油机活塞尤其是活塞裙部可靠性的影响。仿真计算结果与实验结果的对比表明,考虑活塞二阶运动的活塞寿命计算,更加全面的模拟了活塞在发动机运行中的情况,从而使得仿真结果更加准确可信。     

活塞结构对柴油机润滑油消耗的影响分析

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,采用正交试验设计方法分析了活塞主要结构参数对活塞组机油耗的影响关系。分析结果表明:对活塞组机油耗影响最大的因素是配缸间隙,其次是活塞头部间隙和活塞销偏心,裙部中凸点位置、裙部刚度和裙部椭圆度对机油耗的影响较小。配缸间隙在0.06~0.09mm范围内,机油耗随着配缸间隙的变化不大;在0.09~0.15mm范围内,机油耗随着配缸间隙的增大而急剧增大。机油耗随着活塞头部间隙的增大而增加,但增幅不是很大。活塞销偏向主承压面0.5mm时机油耗最低,而随着活塞销向主承压面或副承压面偏心量的增加,机油耗增加,但变化幅度较小。     

基于动力学模拟的汽油机活塞裙部刚度研究

本文通过运用AVL-PR活塞组件动力学分析软件对不同裙部结构刚度的某汽油机活塞进行了动力学模拟分析,研究了活塞三种不同裙部刚度对于活塞二阶运动以及敲击能量、摩擦损失等性能的影响,结果表明:结构B活塞裙部上部、中部和下部刚度相对于结构A分别减小后,裙部摩擦功率损失降低了约26%,结构C活塞裙部上部的刚度相对于结构B增大后,裙部摩擦损失会有所增大;此研究可以为汽油机活塞裙部结构的设计及优化提供参考。     

活塞裙部流体动力润滑数值分析

对内燃机活塞-缸套系统的流体动力润滑与动力学行为进行了耦合分析,在考虑活塞二阶运动的基础上建立了活塞裙部润滑的数值模型。运用龙格-库塔方法求解二阶运动模型,并采用有限元方法求解裙部润滑的平均雷诺方程。分析了裙部不同型线、活塞销不同偏置的油膜厚度、油膜压力和活塞摆角等二阶运动状况。在润滑油不同粘度以及是否考虑粘压特性条件下,对油膜摩擦力和摩擦功率进行了对比。结果表明,裙部采用中凸椭圆型线,活塞销向主推力侧偏置,可减小二阶运动,改善润滑状态,润滑油粘度对裙部摩擦损失有较大的影响,而粘压特性则对裙部润滑的影响较小。     

采用异形活塞销孔解决大型组合活塞裙部裂损问题的探讨

活塞承受的负荷不断提升，活塞销座设计不合理，销孔正应力分布不均匀，销孔内侧上方区域应力远高于外侧应力以及加工和装配中存在的质量问题是柴油机钢顶铝裙组合活塞裙部裂损的主要原因。采用异形销孔设计将是改变活塞内侧应力集中，提高裙部结构的安全系数，减少活塞裙部裂损的有效方法。     

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。     

销孔结构设计对活塞可靠性影响的研究

不同销孔结构参数对活塞可靠性的影响不同。对汽油机活塞,采用5种方案进行了机械负荷与热机械耦合负荷下的应力对比及液压疲劳试验下的循环寿命对比,其中相对于销孔中心设计的非对称减压弧结构更为明显地降低了应力集中现象;稳定的热负荷降低了机械负荷作用于销座部位的应力。柴油机活塞异形销孔降低销座部位应力的作用与汽油机活塞类似。分析与试验表明:柴油机活塞异形销孔与圆柱形销孔相比,提高了燃烧室喉口的拉伸应力幅值;销孔的优化设计可提高顶部的可靠性。     

高强度柴油机活塞温度与应力场有限元分析及其结构改进

结合柴油机活塞发展现状,针对某型号高强度柴油机,利用SolidWorks建立该柴油机活塞的三维模型,并用ANSYS对活塞进行有限元分析,讨论活塞在高温环境、最高燃烧压力或最大侧向力作用下的温度场、应力分布和变形情况。分析结果表明,活塞主要承受热应力和热变形,最大耦合应力在油道顶部,约270MPa,最大变形出现在活塞顶部边缘,变形量约0.08%,变形随活塞高度降低而减小,在裙部略有上升。活塞头部在销孔方向上热变形大于耦合变形,两者差值随活塞头部高度降低而减小。活塞在垂直于销孔轴线方向上的耦合变形总体上大于平行于销孔方向的耦合变形。同时,燃烧室喉口、环槽和销座处应力集中明显,针对上述薄弱区域进行结构改进,发现改进后应力值均显著降低,这些结构改进对高强度柴油机活塞设计开发具有重要指导意义。     

4L132柴油机活塞设计及强度分析

伴随着现代柴油机的高强化发展需求,提高最大爆发压力是强化柴油机的一种措施。随着柴油机的最大爆发压力越来越大,结构要求越紧凑,作为柴油机重要零部件的活塞从结构设计到材料上都有新的发展。本文对4L132柴油机活塞的材料、头部、销部、裙部分别进行设计,并对该活塞强度计算验证,从而为强化柴油机活塞部分提供相关的理论依据。     

增压中冷柴油机活塞温度场试验研究

为了解4100QBZL型废气涡轮增压中冷柴油机热负荷问题,实测了最大扭矩工况点和标定功率工况点下活塞顶面21个特征点,燃烧室5个特征点,火力岸、环岸和群部10个特征点的温度,并应用Matlab软件对活塞顶部测点的温度值计算模拟得到了活塞顶部的温度场分布和等温线图。结果表明,增压中冷柴油机活塞顶部不同位置的温度分布差异较大,排气侧和燃烧室喉口处温度较高,离燃烧室中心越远其温度越低。     

柴油机活塞参数对机油耗影响的研究

利用AVL Boost软件获得燃气温度、传热系数等热力学数据,采用AVL Excite PistonRings软件建立活塞和活塞环组的动力学仿真模型,通过试验实测柴油机的机油耗验证了模型的准确性。对仿真模型进行数值分析,得出活塞火力岸的刮油和蒸发是缸内机油耗的主要产生因素。通过对配缸间隙、环岸间隙和活塞销偏移量进行数值模拟分析得出最优方案。优化后模拟计算刮油量比原机降低了64.9%,试验实测整机机油耗降低了35.86%。     

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...     

活塞组件接触分析流程自动化及接触面设计研究

基于活塞销与活塞销座表面型线几何型线及刚度的差异,在热载荷与机械载荷的作用下发生不协调形变,产生较大的局部接触应力,采用有限元法对某型船用柴油机活塞销孔结合面型线进行优化设计。通过对原活塞模型进行分析并与静载试验结果对比,找出应力集中位置;采用有限元软件和自行开发程序,实现活塞销-孔接触副型面的自动优化设计;最终从优化结果中选取最佳优化方案。优化后,活塞销孔型面应力集中显著降低,接触型面上最大Mises应力下降55.5%。