裙部型线对活塞裙部混合润滑特性影响的仿真分析

综合考虑了活塞裙部外形轮廓、表面波度、粗糙度、活塞裙部和缸套的热变形以及弹性变形等因素,建立了内燃机活塞裙部混合润滑数学模型,计算分析了工作状态下活塞裙部横向和纵向型线对活塞裙部混合润滑特性的影响.结果表明,裙部横向型线采用上端椭圆度小于下端椭圆度的变椭圆结构较为合适;纵向型线的中凸点位置应偏向裙部下端,以降低裙部摩擦功耗;相对于椭圆和圆曲线型线,纵向抛物线型线具有最小的摩擦功耗.     

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。     

1／2活塞模型三维有限元数值分析

本文利用一套三维有限元温度场和应力场计算程序,对1/2活塞模型进行了温度场、热变形和机械变形的分析计算。所得活塞裙部的变形规律,充分体现了利用复合材料所确定的裙部外型面特征。较完整地反映了活塞的结构特点和工作特点。     

高速汽油机活塞应力与变形分析

本研究建立了某轿车用高速汽油机活塞的几何模型,应用三维有限元分析软件,完成了活塞在热力耦合作用下的应力与变形分析。研究表明活塞的热力耦合应力对活塞的强度有重要影响,同时活塞变形呈非轴对称分布,变形后裙部外形轮廓形状发生较大变化。由于活塞裙部形状对活塞润滑特性有重要影响,因此,本文的结果为进一步准确分析裙部润滑特性提供了基础,为活塞改进设计提供了参考。     

高速汽油机活塞应力与变形分析

本研究建立了某轿车用高速汽油机活塞的几何模型,应用三维有限元分析软件,完成了活塞在热力耦合作用下的应力与变形分析.研究表明活塞的热力耦合应力对活塞的强度有重要影响,同时活塞变形呈非轴对称分布,变形后裙部外形轮廓形状发生较大变化.由于活塞裙部形状对活塞润滑特性有重要影响,因此,本文的结果为进一步准确分析裙部润滑特性提供了基础,为活塞改进设计提供了参考.     

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。     

活塞裙部润滑油膜厚度的计算及试验研究

对活塞裙部润滑油膜厚度进行了仿真计算和试验研究。建立了活塞裙部混合润滑模型,进行了润滑油膜厚度的计算,并介绍了试验方法和试验过程。通过理论计算和试验结果的对比分析。证明了模型的适用性,发现了裙部润滑油膜的一些特点。     

活塞裙部型线研究

现代高速、高性能发动机上,活塞裙部是活塞设计中特别重要的部位。裙部形状和表面粗糙度影响着活塞裙部流体动力润滑状态（动态油膜的形成与保持）,直接影响到发动机的性能。本文在了解活塞裙部动力润滑理论及内燃机动力学的基础上,通过调试活塞裙部流体动力润滑计算Fortran源程序检验程序的正确性,并掌握活塞裙部型线设计的基本方法。     

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。     

耦合弹性变形的活塞裙润滑有限元求解

利用八节点等参有限元，进行了活塞裙润滑和弹性变形的耦合求解。首先给出了混合润滑方程和活塞裙弹性变形方程，然后给出了求解这些方程的有限元求解步骤。计算结果表明：考虑活塞裙变形的油膜压力场峰值一般比不考虑活塞裙变形的油膜压力场峰值大；不同转角下的油膜压力场形状不同，有时呈现抛物线性，有时呈现马鞍型。同时，发现不同转角下活塞裙中部变形较大，在做功行程变形较为明显，变形区域也随着转角的变化有所不同，有时集中在流场中部，有时却集中在流场周向两边。结果也表明：考虑弹性活塞裙下，油薄膜承载力在吸气、压缩、做功行程有一定增加，而且在做功行程增加较为明显；摩擦力也有所增加，但增加不明显；在排气行程，油薄膜承载力和摩擦力会出现波动，承载力波动较大。     

用耦合分析法研究内燃机活塞环-气缸套传热润滑摩擦问题

在以往对活塞环-气缸套润滑摩擦性能的研究中,大都忽略了活塞组-气缸套间的导热,或者将导热过程简化,这与该摩擦副的实际润滑摩擦状况相去甚远.把柴油机缸内燃气、活塞、活塞环、润滑油膜、气缸套、冷却介质作为一个耦合体,考虑各部件间及相应物理场间的耦合关系,采用耦合分析法建立了活塞环-气缸套的三维非稳态热混合润滑摩擦模型.该模型以三维瞬态热传导模型、动压润滑模型和润滑油膜传热模型为基础,并考虑了润滑油的黏温变化、燃烧室燃气泄漏、表面粗糙度、油膜破裂位置以及气缸套圆周方向上的非轴对称性等影响因素.采用上述模型,对6110型柴油机活塞环-气缸套摩擦副进行了传热、润滑、摩擦耦合分析,得到了活塞组-气缸套的温度场,并用试验证实了耦合模型的正确性;与此同时,得出了润滑油膜的温度、黏度、最小油膜厚度和摩擦热随曲轴转角和活塞环周向高度的分布曲线.     

低速二冲程柴油机活塞环-缸套润滑模型及相关软件开发

在传统润滑模型基础上,将活塞环润滑特性、活塞环动力学、滑油输运、环组窜气、几何结构参数、缸套变形,固体颗粒等多因素进行耦合,建立了考虑针对低速二冲程柴油机的结构与供油方式的特殊性的供油润滑模型,并对环组间的窜气以及低速二冲程柴油机缸套表面所特有的表面织构与油槽结构进行研究。结果表明：低速机活塞环跨越动压、混合以及边界润滑三个区域,润滑油的供给条件及固体颗粒的存在直接影响着活塞环—缸套摩擦副的润滑状态。     

活塞热疲劳分析

用Pro/E建立活塞几何模型,在ANSYS单元库里选取热结构耦合单元,对模型网格进行优化,并对活塞温度场进行标定,然后进行热机耦合分析计算,得到活塞温度场、热应力场和变形。计算结果表明,在低频热疲劳下,活塞循环次数最少约是1 120 000次,这为活塞的结构改进和优化提供了依据。     

基于热障涂层的柴油机活塞热分析研究

以某非道路高压共轨柴油机作为研究对象,结合标定工况下活塞温度场试验测试结果,建立了不同厚度的热障涂层活塞有限元仿真分析模型,分析了热障涂层对活塞基体温度场、热应力及热变形分布特点和变化规律的影响.结果表明,热障涂层活塞的最高温度较铝合金活塞最大降幅14.83％;热障涂层活塞的热应力随瓷层厚度的增加而降低,较铝合金活塞有...     

活塞环—缸套润滑状态周向不均匀性的研究

本文基于活塞环接触压力分布、活塞环偏摆、活塞环开口间隙位置的分析研究，指出了活塞环－缸套润滑状态周向不均匀性的客观存在。应用二维平均流量模型和微凸体接触方程，并考虑活塞系统的偏摆和润滑油粘度变化，提出了一个新的活塞环－缸套润滑状态的分析计算模型，给出了活塞环－缸套油膜厚度的三维分布，定量探讨了活塞环接触压力分布形状、活塞环偏摆、活塞环开口间隙位置对周向油膜厚度不均匀性的影响。     

气缸套二维磨损对活塞环—气缸套摩擦副润滑特性的影响

进行了活塞环－气缸套的二维润滑分析。考虑到气缸套二维磨损的影响,联解了二维雷诺方程、膜厚方程和载荷平衡方程。计算结果表明,气缸套的磨损对活塞环－气缸套的润滑状态有重大影响。同时计算结果也显示,通常采用的一维润滑分析有其限性,对活塞－气缸套进行二维润滑分析是十分必要的。     

柴油机活塞环组密封润滑分析

良好的密封和润滑是活塞环长期稳定运行的保障。在气密性仿真分析的基础上,建立了活塞环组的贫油润滑模型,提出了一种新的边界条件求解润滑模型。利用MATLAB仿真程序,完成了PA6—280柴油机活塞环组的密封与贫油润滑分析。结果发现,在密封性能良好的条件下,活塞环组处于一种非稳态的混合润滑状态,并且各个活塞环的润滑受先导环的润滑油供给情况影响很大。