基于微动特性的组合活塞顶和裙部结合面优化设计

针对某柴油机活塞顶和裙部结合面上出现的微动磨损现象,建立了活塞的有限元模型,根据Archard磨损计算模型和微动疲劳参数(SWT),通过分析工作循环不同时刻接触面上的应力以及相对滑移分布,获得接触面上微动磨损参数(FD)和SWT,并且微动磨损参数的分布与试验现象吻合.为了提高微动疲劳寿命,以SWT为优化目标,对裙部结合面母线进行了优化设计,得到的优化型面使SWT显著下降,改善了接触面的微动疲劳性能.     

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。     

240/275系列柴油机新结构钢顶铝裙活塞的研制

铁路提速、重载后,240／275系列柴油机钢顶铝裙组合活塞出现了裙裂损、环槽磨损过快等严重质量问题。为提高该活塞的寿命,通过一系列研究和试验,查明活塞失效的主要原因是由于活塞结构不舍理局部应力集中而导致严重的活塞裙疲劳破坏。同时还给出了活塞环槽磨损过快的四个主要因素。通过结合仿真分析的一系列试验,设计了一种新结构活塞。目前,大量的新结构活塞已经安全运行60万km以上。     

国外铝活塞的表面强化处理

为了提高活塞的使用寿命,国外许多工业发达的国家,对活塞的表面强化处理进行了较深入的研究。 活塞的表面强化处理分为强化活塞头部、环槽和裙部外圆三种,旨在防止活塞头部及环槽因高温产生的熔融、开裂、积炭及磨损,以及改善裙部与缸套的早期磨合性能。国外采用了硬阳极氧化处理、电镀硬铁、镀锡、镀铝、喷涂石墨和二硫化钼等技术,还试验等离子喷涂及电镀环槽工艺,并开展了对铝石墨粒子电化学的相容性、激光辐射强化可能性和无电子涂层等研究。     

汽油机活塞裙部结构特征对疲劳的影响

针对某款汽油机活塞试验后出现裙部疲劳磨损的情况,对导致汽油机活塞裙部异常磨损的原因进行综合分析,最终应用温度场试验并结合动力分析的方法,查找到导致异常磨损的根本原因为活塞局部刚度较大;将活塞内腔结构的弧型设计更改为等壁厚设计,增强裙部局部弹性,活塞裙部最大压力由43.28 MPa降低到32.65 MPa,活塞工作时受力分布得到优化,从而达到改善活塞裙部疲劳磨损的目的。     

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。     

基于理论分析与经验类比模式的276Q发动机活塞裙部型面设计

在分析发动机活塞裙部型面设计基本理论的基础上,通过经验类比,设计了某款276Q发动机活塞裙部型面．获得了该裙部型面的参数和数据,并经过反复试验后投入实际生产。实践结果表明,活塞裙部型面设计比较合理,具有良好的工作性能,裙部与汽缸之间贴合较好,无拉缸、敲缸、以及明显擦伤和磨损等现象发生,该设计模式简便可行,工程实用价值较高。     

镶防胀钢片AI—Fin活塞

近代内燃机在寿命、油耗、噪声、排放等方面的要求日益提高,因此相应要求强化活塞顶环槽、减小活塞裙部配缸间隙。顶环槽镶奥氏体铸铁耐磨圈,环槽耐磨性比普通活塞提高两倍以上,裙部镶防胀钢片,活塞配缸间隙比一般单金属整裙活塞减小50％。由于活塞本体铝合金与普通活塞相同,因此这种活塞的铸造工艺以及刀具的要求与普通活塞大体相同。在国外大批量生产的条件下,普通单金属整裙活塞成本若为1。则Al-Fin活塞为1.5,裙部镶防胀钢片Al—Fin活塞为1.8。与过共晶活塞比较,在缸径大于Φ80 m m的情况下,镶防胀钢片Al-Fin活塞的优越性是明显的。作者所在单位近年配合国内柴油机更新换代,研制和生产了R100、R100Z和SF98等五种机型柴油机镶防服钢片Al-Fin活塞,某中R100活塞进行了2000小时全速全负荷和1000小时循环负荷耐久试验、500小时热冲击试验和防卡死热拉伤试验,并已投入小批生产。本文仅就这种活塞的一些基本特点进行讨论。     

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。     

轻型柴油机活塞裙部型线对磨损的影响

以某轻型柴油机活塞为研究对象,基于型线设计理论,设计4种活塞裙部型线方案.利用活塞动力学分析软件进行分析计算,研究活塞裙部型线对活塞二阶运动和裙部摩擦磨损的影响,并对L4方案的活塞进行耐久试验.结果表明:改变活塞裙部型线可以较好地改善裙部润滑;与L1方案相比,L4方案的活塞裙部最大压力降低了约25.3％,裙部最大累积磨...     

活塞裙部的润滑分析及活塞系统2阶运动的研究

基于平均流量型分析了活塞裙部的润滑问题，并且与活塞运动方程结合求解了活塞系统２阶运动的轨迹，探讨了活塞结构参数对２阶运动 的影响，计算和比较了在不同参数下活塞初部的摩擦力。     

液压自由活塞发动机活塞运动规律动态仿真研究

为研究液压自由活塞发动机(HFPE)的活塞运动特性,建立了液压自由活塞发动机动态仿真模型,针对循环供油量、喷油定时、气门正时、压缩压力、负载压力等主要控制变量对活塞运动情况的影响进行了规律性研究.结果表明:各控制变量的变化影响活塞受力的变化,进而使活塞的下止点位置和压缩比发生变化,并影响发动机的正常运转和性能;循环油量与活塞膨胀行程长度、压缩能量与压缩比均近似呈线性关系;HFPE循环工作是一个多参数耦合和能量重新分配的复杂过程;执行器滞后引入的正时控制误差将是影响控制精度的重要因素.     

活塞环与环槽的间隙问题浅析

从有关资料中了解到,对活塞环的研究多于环槽和活塞,认为气缸密封在于环,于是在切口形式上多种多样产品纷纷登场,其中有不少已经获得专利,如：中山金杯实业公司申请的《自动调隙异形活塞环》;山东恒圆活塞环有限公司申请的《全密封增加活塞环》……等等,依我分析,在技术日益提高、要求节能环保的今天,环及活塞和槽在技术要求上同等重要,不可重此轻彼。     

CKF9526数控活塞车床在活塞加工上的应用

论述数控车床加工活塞的工作原理，以及在活塞加工过程中出现的问题，并提出了解决办法。     

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。     

活塞的材料分析

从摩擦学的角度出发,简述了活塞各部位材料应用满足的要求,并着重对铝合金活塞、铸铁活塞及钢制活塞的优缺点、金相结构、适用范围及工艺改进进行了简要的分析和叙述。     

发动机活塞设计

介绍了活塞设计中应当注意的事项及基本思路,包括活塞材料、基本尺寸,头部结构对热负荷的影响,头部结构对漏气、机油消耗的影响,燃烧室喉口设计对结构强度的影响;活塞销座及销孔设计对变形、承载能力的影响;活塞裙部的形线、热变形、控制变形的方法,提高抗拉缸能力的设计方法;还介绍了活塞热负荷和冷却方式的关系及结构等。     

发动机活塞设计

介绍了活塞设计中应当注意的事项及基本思路,包括活塞材料、基本尺寸,头部结构对热负荷的影响,头部结构对漏气、机油消耗的影响,燃烧室喉口设计对结构强度的影响;活塞销座及销孔设计对变形、承载能力的影响;活塞裙部的形线、热变形、控制变形的方法,提高抗拉缸能力的设计方法;还介绍了活塞热负荷和冷却方式的关系及结构等。     

活塞动力学模拟计算

采用AVL Boost软件模拟的气缸压力和ANSYS软件模拟的缸套、活塞的变形作为输入条件,用多体动力学软件对四缸柴油机活塞的几种结构形式进行了动力学计算与分析。研究了活塞轮廓、刚度以及活塞销偏置对活塞运动、活塞与缸套接触压力的影响。改变活塞轮廓对改善活塞运动有明显效果,且改动成本较小;减小活塞刚度有利于减小活塞与缸套平均接触压力;活塞销偏置量变化对发动机活塞运动没有明显影响。研究结果表明:当前设计的活塞基本满足使用要求,但仍然有优化空间。     

考虑活塞热变形的活塞裙部润滑计算分析

采用三维有限元方法进行了柴油机活塞的热分析 ,计算得到了活塞的热变形 ,建立了活塞裙部考虑热变形的流体动力润滑模型。利用这个模型进行了考虑活塞裙部热变形的润滑计算 ,通过和冷态的润滑计算结果对比 ,发现热变形对活塞的润滑性能有很明显的影响 ,应在活塞裙部设计中予以考虑。