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...     

活塞销偏置对柴油机噪声的影响

活塞销向主推力面方向偏置能够缓解活塞换向过程中的敲击噪声,本文通过建立活塞的有限元模型,在配缸间隙一定的条件下,运用AVL Excite软件对不同活塞销偏置方案进行仿真计算,得出当活塞销偏主推力面0.80~0.85mm时,活塞动能变化率最小,且对柴油机其他性能影响较小,最后通过在柴油机上进行试验验证,得出结论:当活塞销偏置量为-0.80mm时,相较于原机,优化后的柴油机摩擦损失功变化较小,且活塞敲击噪声改善明显。     

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。     

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。     

曲轴偏置对汽油机活塞摩擦力的影响

本文分析了曲轴偏置在不同的发动机工况下对活塞摩擦力的影响,并用浮动缸套方法分析了活塞裙部与缸套间的活塞摩擦力,具有一定的指导意义。     

发动机活塞销孔偏心对摩擦磨损影响的研究

对不同发动机运转工况及不同销孔偏心进行了发动机试验和活塞动力学模拟对比研究。研究结果表明:柴油机活塞接触压力对偏心量的敏感程度要高于汽油机活塞,小偏心量往往会产生较大的裙部接触压力,而随着偏心量增大,裙部最大接触压力会逐渐减小,但当偏心量增大到一定程度后,裙部最大接触压力反而会有增大趋势;活塞主推力面累积磨损载荷增长主要发生在做功行程前半段,在排气和进气行程几乎没有增加,次推力面累积磨损载荷增长则主要发生在排气行程中间时刻,在进气行程几乎没有增加。销孔中心改变导致活塞质心位置发生了改变,引起了相关性能改变,通过对某汽油机活塞销孔偏心进行优化,活塞裙部主推力侧磨损载荷由27.46MW/m~2变为1.12MW/m~2,降低了近25倍,解决了活塞裙部磨损问题。模拟结果与试验结果十分吻合。     

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。     

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。     

斯特林发动机V型传动系统激励力的计算分析研究

介绍了有关斯特林发动机传动系统激励力的计算分析研究。建立了斯特林发动机传动系统刚柔混合的多体动力学模型,计算了曲轴主轴承载荷和活塞侧推力等激励力。对比分析了有、无齿轮啮合力对主轴承载荷的影响,指出:计算斯特林发动机传动系统激励力时应考虑齿轮啮合冲击力的影响。对比分析了不同活塞间隙对活塞侧推力的影响,结果表明:活塞杆与缸套间隙在0.08~0.12 mm时,活塞侧推力的影响较小。     

发动机拉缸的原因及排除

斯太尔WD615系列发动机采用干式气缸套.2mm厚的薄壁气缸套可以轻易地从缸孔中取出或者放入.活塞为铝铸件,顶部有偏置的"ω"形烧燃室及避阀坑,第一道环槽镶有隔热圈,活塞销孔向曲轴旋转的方向偏1 mm,顶岸有18道细槽,以防咬伤.裙部涂覆2～3微米厚的石墨层,以改善磨合.     

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。     

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...     

裙部刚度对内燃机活塞二阶运动的影响研究北大核心CSCD

针对裙部刚度对活塞运动的影响,设计了活塞刚度测试试验工装,测量裙部子午线刚度,并与有限元计算相结合得到了准确的活塞刚度矩阵。在考虑活塞、缸套热变形的基础上,建立活塞动力学仿真模型,进行了不同活塞裙部结构的二阶运动分析。分析结果表明:裙部刚度增大后,活塞运动过程中的径向位移、摆动角度及敲击能都有所减小,在一定范围内减轻了二阶运动的幅度;适度减小裙部次推力侧(antithrust side,ATS)刚度可以有效降低活塞与缸套之间的摩擦损失,实现活塞的轻量化和低摩擦设计。     

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。     

某柴油机活塞组件的低摩擦研究

分析了活塞组件的摩擦功损失情况,分别对活塞组件的活塞销和第一道气环喷镀DLC镀层、设计阶梯型油环、活塞裙部涂刷树脂涂层等技术措施,使发动机的机械损失平均降低5.65%,台架测试冷机NEDC循环工况下节油1.2%。     

基于热机耦合的柴油机活塞热应力及疲劳寿命分析

通过建立活塞裙部型线、活塞优化后的燃烧室及内冷油道等的有限元模型,采用PERMAS软件计算了优化后的活塞在标定工况下的温度场和热机耦合应力,分析了活塞的疲劳寿命,并测量了800h热冲击试验后,活塞环槽、活塞外圆尺寸等尺寸和型线的变化情况。结果表明:活塞高温区域主要分布在活塞顶部,最高温度约为301℃,在活塞材料许用范围内;第一环槽的表面平均温度为194℃,低于润滑油结焦温度230℃;增加了20%喷油量时,活塞的表面温度仍可满足设计要求。在活塞受到热机耦合作用时,活塞向主推力面方向倾斜,主推力面受力较大,约为44N/mm2,活塞销座表面最大应力值区域主要分布在后端销孔上侧,约为98N/mm2,应力值均在许用范围内。活塞疲劳寿命最低的部位在活塞燃烧室底部及燃烧室喉口,理论寿命分别为6.9和7.7,800h热冲击试验后,活塞环槽、销孔、活塞环槽底径、活塞外援尺寸等尺寸变化均较小,活塞外圆型线和椭圆型线变化不大,能够满足使用要求。     

曲轴偏置式三缸机的平衡性理论分析与研究

为研究曲轴偏置式发动机的平衡性,应用数学几何理论推导并改进了传统曲轴偏置式发动机曲柄连杆机构的运动学解析方程。基于改进的解析方程对偏置式三缸发动机的平衡性进行分析研究,推导出应用单轴平衡与曲轴过量平衡方法完全平衡一阶往复惯性力矩的平衡轴与平衡重布置相位计算公式;应用虚拟样机技术,对采用同一套曲柄连杆活塞组的偏置式三缸机和对心式发动机的平衡性进行对比分析验证。研究结果表明:曲轴偏置未改变三缸发动机平衡性但平衡相位发生了改变,改进的平衡理论可以准确描述曲轴偏置发动机运动规律,新的平衡方法可以实现一阶惯性力矩的全平衡,相比传统平衡方案提高了剩余往复惯性力矩幅值的均匀性,最大幅值减小约14.5%。     

先进的活塞系统

裙部台阶活塞(图1)是以西德斯图加特的科尔本史密特公司多年研制的燃油经济活塞为基础的。这种活塞在裙部中间及活塞销孔区向内凹入,沟成台阶。其作用是减少裙部面积50%,并因此而减少摩擦,以降低燃油消耗率2%。科尔本史密特(KS)公司的工程师指出,这个数据已在欧     

拓扑优化理论在活塞结构设计中的应用

建立了某高速发动机活塞的变密度法拓扑优化数学模型,以活塞销座和推力面之间的区域为优化区域,在保证裙部变形稳定性的前提下,利用HyperW orks软件对该区域的活塞结构进行了拓扑优化。材料密度相同时,优化后的活塞质量仅为原来活塞质量的70%左右。对优化前后活塞裙部型线的稳定性进行了比较和分析,优化后活塞的纵截面型线基本上未发生改变,而横截面型线是一条近似水平线,对应的活塞横截面接近正圆,表明拓扑优化能明显改善活塞裙部对变形的适应性。对优化模型进行了有限元静力学分析,结果表明优化前后活塞的应力和整体变形趋势符合实际情况,验证了模型的合理性。     

直喷式柴油机燃烧室偏置对活塞裙侧压力的影响

在中小缸径直喷式柴油机中 ,由于结构布置的限制 ,需要将燃烧室中心相对于气缸中心有一定的偏置。这使得在压缩冲程末期和膨胀冲程初期 ,作用于活塞顶部的压力不平衡 ,在活塞上产生一个力矩。本文通过理论推导 ,分析燃烧室偏置对活塞裙部侧压力的影响