基于有限元方法的车用发动机气缸垫密封性能研究

基于非线性接触分析理论和热扩散方程,采用通用有限元分析软件,对某款车用发动机气缸密封垫在不同条件下的密封性能进行了研究。通过建立缸盖、密封垫、螺栓和缸体的三维实体装配模型和离散化处理,综合考虑螺栓预紧载荷、缸内热载荷和气体压力载荷设定边界条件,对复合载荷作用下的部件应力进行了数值计算,得到了不同条件下气缸密封垫上的接触压力及压纹结构上的应力。结果表明:压力主要分布在气缸密封垫的压纹结构上,气缸密封垫的密封性能主要取决于螺栓预紧力与压纹结构。     

基于接触分析的气缸盖/气缸套密封性能研究

针对某160型柴油机的单体缸盖-气缸垫-气缸套密封系统,建立了装配体的有限元模型。采用接触分析法,研究了发动机功率提升前后,在预紧加爆压工况下原紧固螺栓对气缸垫密封性能的影响,并对气缸垫密封面的变形状态进行了弹塑性分析,对结构的密封性能进行了评价。结果表明,发动机功率提升后气缸垫发生了塑性屈服,但轴向应力仍均为负值(即压应力),轴向变形量亦均为负值(即压变形),说明提升功率后发动机工作过程中气缸垫仍然密封良好。较以往将气缸密封垫假设为弹性体相比,采用摩擦接触边界条件进行塑性有限元分析,更能体现缸盖与气缸垫接触面的真实应力与变形状态,因此接触分析法是研究缸盖/缸套密封结构的一种较佳途径。     

基于瞬态过程的发动机气缸垫密封性研究

某发动机在冷热冲击试验中多次发生了气缸垫漏机油问题,而全速全负荷试验未发生该问题。为查明原因,对稳态及瞬态工况下气缸垫密封进行对比分析,并研究不同瞬态工况冷却液温度控制对缸垫密封性能的影响。分析结果表明,稳态工况下气缸垫满足密封要求,而冷热冲击工况中排气侧后端密封压力较小,其发生在转速及冷却液温度快速上升阶段,与试验现象高度一致。而减小冷却液温度上升速率可显著提高密封压力。     

工程机械几种零件的修理技巧

1.发动机缸盖变形的修理 我公司两台日本川崎KLD85Z型装载机,其发动机缸盖由于长期工作在高温、高压、热负荷和交变载荷下而发生翘曲变形,气缸垫从水道口处冲坏,造成燃烧室压力下降、发动机动力不足和散热器加水口往外冒水。连续换过两次气缸垫,各使     

发动机气缸垫外漏冷却液的机理与试验验证

某发动机在台架冷热冲击试验中多次发生气缸垫外漏冷却液问题,在同步进行的道路试验中也出现同样问题。为查明原因并加以改善,使用有限元方法搭建了发动机整机网格模型,分别将仿真和试验的温度场和冷却液压力流量等作为边界条件,进行了气缸垫密封性能的动态仿真。为验证仿真结果的准确性,使用微型高精度位移传感器进行了预定位置的缸体缸盖间隙测试。结果表明：（1）在瞬态工况过程中,发动机缸体缸盖的间隙大部分时间低于常温停机状态,但在发动机快速进入大负荷而冷却液温度仍在上升时,间隙逐渐拉大并高于常温状态,此工况下发生发动机冷却液渗漏;（2）通过有限元方法建模和仿真计算气缸垫密封线压力,并使用实测温度和气缸垫特性作为边界,计算结果准确,可以有效评定气缸垫的密封性能;（3）首次采用安装小型位移传感器的方法准确测量了发动机动态工况中缸体缸盖的间隙,可以与仿真结合使用,能够准确找到发动机气缸垫外渗漏冷却液的工况和位置,明确了气缸垫外渗漏冷却液的解决方向。（4）发动机气缸垫功能层结构和层数直接影响密封性能,尤其是缸体缸盖间隙变大工况的密封性能。     

气缸密封性能的非线性接触分析

针对某高功率密度柴油机的气缸盖-气缸垫-气缸套-机体密封系统,建立装配体的有限元三维模型。采用非线性接触分析法,研究发动机功率密度提升后,在预紧工况下气缸垫参数设置对气缸密封仿真计算的影响,对气缸垫密封面的接触应力进行有限元分析,对结构的密封性能通过静态面压试验进行评价。结果表明:采用非线性接触边界条件进行有限元分析,更能体现气缸盖、气缸垫与机体接触面的真实应力,因此非线性接触分析法是研究气缸密封的一种有效途径。     

发动机热-结构瞬态方法分析

对发动机进行热-结构耦合研究,对发动机的设计和改进具有重要的实际意义。本文将应用ANSYS软件,采用瞬态研究方法研究发动机气缸垫的受热及受力情况。     

谈谈气缸压力

一、气缸压力对发动机性能的影响 气缸压力是指发动机压缩终了时气缸内的气体压力.在一定的压缩比、转速和正常热状态下,它与机油粘度、气缸活塞组的技术状况、配气机构调整的正确性及气门、气缸垫的密封性有关.若气缸压力降低,会导致发动机动力性、经济性下降,引起机车行驶无力、油耗增加、起动困难等一系列故障.     

基于非线性的发动机气缸垫密封性能研究

以某汽油发动机金属气缸垫片为例,研究在受到螺栓预紧力时考虑非线性因素下金属垫片的密封性能,并通过有限元分析软件对气缸垫片进行仿真分析,最后将分析结果与面压实验进行对比.结果 表明,在仿真分析过程中考虑非线性因素更能体现气缸垫接触面的真实应力.观察面压实验结果与仿真分析结果,提出了一种简化气缸垫片的分析方法并对其结果的准确性进行了验证.本次研究既考虑非线性对气缸垫片接触压力的影响,也提出了一种新的气缸垫片仿真分析方法,同时此方法可以被其它密封产品的仿真分析所借鉴.使用这种分析方法可以在保证计算精度的同时极大的缩短计算时间,降低计算成本与研发周期.对气缸垫片密封性能的研究具有重要的意义.     

刚度匹配对柴油机机体组载荷响应影响

以某种高强化机型柴油机的机体-气缸套-气缸垫-气缸盖组合结构为主要研究对象,采用量纲分析和有限元数值模拟的分析手段,给出了一种研究柴油机机体组中各部件间整体刚度变化对其载荷响应影响规律的分析方法,获得了柴油机机体组静力学载荷响应的主要控制参数,并从整体刚度层面以气缸盖和机体之间的刚度匹配为例,给出了两者弹性模量比对上述机体组应力、气缸套变形以及气缸垫密封压力等载荷相应的影响规律。     

组合载荷作用下开孔接管结构强度性能的研究

带接管内压圆柱形容器通常受到内压与接管弯矩的组合作用,接管弯矩会影响内压圆柱壳开孔接管结构的强度性能。在内压与接管弯矩组合作用下,对4台具有不同开孔率的带径向接管圆柱壳容器开孔接管结构强度性能进行试验研究和有限元分析,考察内压与接管纵向弯矩、内压与接管横向弯矩组合作用下容器开孔接管区弹性应力分布、应力集中、开孔接管结构的变形规律及塑性极限载荷等。结果表明,载荷大小相同时,横向弯矩作用产生应力增量较纵向弯矩作用产生应力增量大,横向弯矩对内压容器开孔接管结构强度较危险。内压作用在开孔接管区纵向截面产生应力增量较横向截面应力增量显著。较小值的内压作用可减缓开孔接管结构弯矩作用下的变形,内压能降低开孔接管结构的纵向极限弯矩,较小内压能增加开孔接管结构的横向极限弯矩。     

航空发动机涡轮盘热-机械载荷耦合响应分析研究

发动机热端部件在工作过程中受热——机械载荷的耦合作用，其结构强度分析具有一定的难度，尤其是其热边界条件较难确定。这里针对发动机涡轮盘的换热边界条件进行了分析和简化，计算了涡轮盘的换热系数，并把获得的换热系数应用于涡轮盘的有限元应力分析。采用瞬态分析方法和热——机械耦合算法，计算了该盘在热——机械载荷耦合作用下的响应。     

热机耦合作用下缸盖热状态影响因素研究

为研究发动机缸盖在热机耦合作用下的热状态,利用流固耦合方法对缸盖的温度、耦合应力、热疲劳进行分析。然后,基于最优拉丁超立方法以及椭球基(EBF)神经网络模型建立燃烧强度、冷却液流动参数、机械载荷及火力面最高温度、最大耦合应力、低周热疲劳可用因子的近似模型,进行其影响因素的研究。分析结果表明:在燃烧强度的变量中,缸内温度和缸内换热系数对缸盖最大耦合应力以及热疲劳可用因子影响最大;提高冷却液进口温度,虽然降低了缸盖热疲劳可用因子但也升高了火力面最高温度,增大冷却液进口流速虽然降低了火力面最高温度但也升高了缸盖热疲劳可用因子;缸内最大爆发力对缸盖热疲劳可用因子、螺栓预紧力对缸盖最大耦合应力影响效果显著。     

变载荷作用下柔性关节板弹簧的大变形分析与强度计算

提出一种由气缸驱动的柔性机械手关节,关节采用板弹簧作为骨架。板弹簧的变形等效于自由端受特殊变载荷作用的弹性悬臂梁的大变形,其特殊变载荷是一个方向和大小都随气缸压力而变化的载荷。建立了悬臂梁静态变形的微分方程,采用简单的微分计算方法得出不同气缸压力下板弹簧任意位置的变形倾角、变形位移及应力的数值解。绘制其变形曲线和应力曲线,分析板弹簧的变形和应力分布情况,并校核了板弹簧最大应力处的强度。     

基于CFD分析的发动机气缸垫水孔设计

在某三缸自然吸气发动机开发过程中,应用CFD分析软件对发动机的冷却水套的流场和温度场进行分析,通过调整气缸垫中机体通往缸盖分水孔的大小和分布设计方案,避免冷却液在水套中出现低流区和高温区,有效提高发动机的冷却效果。     

五种零部件的维修

1．缸盖变形的修理 两台日本川崎产KLD85Z型装载机的发动机缸盖翘曲变形,使气缸垫从水道口处被冲坏,造成燃烧室压力下降、发动机动力不足和散热器加水口往外冒水。连续换过两次气缸垫,各使用1个月后便又被冲坏。拆检后发现,气缸体、气缸盖均已发生变形。气缸体的不平面度误差为50μm,还符合技术要求,但气缸盖的不平面度误差达到0．20mm,这是气缸垫被冲坏的主要原因。     

罐车液相法兰密封性能影响因素研究

以某液氨运输罐车为研究对象,分析罐车液相法兰密封性能的影响因素,指出垫片失效变形、介质内压载荷变化和环境温度变化是影响法兰密封系统的主要因素。建立液相法兰的有限元模型,分析预紧工况下垫片的失效变形、内压载荷和环境温度对螺栓法兰接头密封性能的影响。模拟结果表明：液相法兰紧急切断阀阀根的内芯平面与法兰盘密封垫片之间存在凹陷区域,造成垫片的密封面积减少20.9%,降低法兰接头的密封性能;介质内压载荷的波动对系统密封性能影响很小;温度变化对残余压应力值的影响较大,决定密封条件的最小压力值随温度降低而降低,从而影响法兰的密封性能。     

液氮内喷式主轴迷宫密封结构变形对泄漏特性的影响

迷宫密封是保证旋转机械中定子与转子之间密封性能的关键结构.超低温冷却加工机床液氮内喷式主轴采用迷宫密封对超低温介质进行密封,密封件承受非常大的温度载荷和应力载荷,会产生结构变形并影响密封性能.为研究超低温冷却加工机床液氮内喷式主轴内迷宫密封件在超低温环境下的结构变形对密封性能的影响规律,基于流体力学、传热学、弹性力学理...     

发动机缸盖用冲刺复合垫片性能研究

石墨冲刺复合垫片具有良好的回弹性、压缩性、密封性、耐高温高压等优点，是发动机气缸盖常用的一种垫片。首先使用300T高温通用型密封件检测设备完成了20℃常温条件与100℃高温条件下复合垫片的机械性能试验。结果表明，常温条件下垫片的压缩率为21.33%,回弹率为28.30%;高温条件下垫片的压缩率为20.47%,回弹率为32.77%,满足发动机气缸垫技术要求。然后进行了垫片的密封性能试验，试验表明载荷为35 MPa时，泄漏率为0.08×10^-3 mm³/s,垫片的密封性能良好。最后采用Workbench软件对发动机停车、启动和正常运转3种工况下气缸垫的密封性能进行了模拟，分析表明螺栓预紧力应大于52.5 kN可满足密封要求。     

8DC系列发动机水箱溢水故障分析

日本三菱公司生产的8DC系列水冷发动机广泛用于砼输送车、汽车起重机等工程机械上,在使用过程中常出现发动机冷却水箱往外溢水的故障。主要原因有以下几方面。1.气缸垫因老化而破损 气缸垫在燃烧室附近有微小伤痕时,溢水情况没有气缸垫被冲坏时那么严重和明显;同时,气缸垫被冲