活塞裙部双凸点设计对摩擦磨损性能影响研究

活塞作为发动机的关键部件,长期在严苛的环境下工作,其摩擦性能以及运行可靠性成为大家一直以来的关注重点。以某款四缸柴油机为研究对象,在Ricardo-Pisdyn软件中建立了耦合惯性参数、表面粗糙度、热变形和弹性变形等多因素的动力学模型,研究活塞主推力侧裙部设置双凸点型线(探究上凸点高度、凹腔深度等参数)对活塞摩擦磨损性能影响。计算结果表明：在活塞主推力侧裙部中上部设置上凸点及凹腔特征,适当增加凹腔深度,可改善活塞主、次推力侧磨损,但增加过大会加重活塞主推力面的磨损。结合优化配缸间隙和采用双凸点型线方法,可进一步改善活塞摩擦磨损性能,优化设计后裙部累积磨损量从31.65MW/m²降低为14.64MW/m²,降约53.7%。     

计及缸壁侧压力的活塞瞬态耦合有限元分析

为研究缸壁侧压力对活塞强度等的影响,利用有限元法分析缸壁侧压力的活塞瞬态耦合应力及变形.首先建立某型发动机活塞三维几何模型,利用ANSYS软件建立相应的有限元模型,再分析活塞工作工况,得到活塞热边界及力边界条件.最后利用ANSYS软件进行热分析以及瞬态耦合分析,得到活塞的温度场、热应力、瞬态耦合应力及变形.结果表明缸壁侧压力增大了活塞变形量并产生应力脉冲,影响非常明显.该结果可为发动机活塞优化设计提供参考.     

原材料价格上涨活塞企业财务风险突出

在汽车整体市场的拉动下,我国发动机活塞市场亦高速增长.今年一季度发动机活塞市场总产销量约为1800万～2000万只左右,产销同比增幅超过20%.具体来讲,主机市场按燃料类型划分,其中生产汽车用柴油发动机活塞(平均按6缸计算)3152910只,销售汽车用柴油发动机活塞(平均按6缸计算)2971476只;生产汽车用汽油发动机活塞(平均按5缸计算)7161125只,销售汽车用汽油发动机活塞(平均按5缸计算)7131970只.     

高速柴油机活塞热负荷仿真与结构优化

为解决某四缸高速柴油机因活塞高温导致拉缸问题,在实测活塞工作温度的基础上,利用温度拟合法模拟计算活塞温度场,计算结果与实测温度良好吻合。将模拟计算结果作为温度载荷对活塞进行热负荷有限元分析:活塞头部和活塞裙部在直径方向上热变形均大于配缸间隙,活塞工作中热负荷过大是发生拉缸的真正原因。根据分析结果,对活塞结构进行适当的改进并进行模拟计算。结果表明:改进后活塞头部和第一环槽最高温度分别降低了23℃和26℃,验证了结构改进的合理性,避免拉缸故障的发生。     

低速重载工况下连杆小头轴承变形与润滑耦合分析

连杆小头轴承是内燃机中的关键摩擦副,在低速重载工况下容易发生变形和咬合失效,是影响重型卡车发动机可靠性的重要原因。为揭示低速重载工况下连杆小头轴承的性能,以某6缸柴油机连杆小头轴承为分析对象,考虑连杆小头轴承和活塞销孔轴承对活塞销的摩擦转矩,建立柴油机活塞-连杆-曲轴摩擦动力学模型,在此基础上耦合连杆小头轴承的瞬时弹性变形,对比分析轴承变形对连杆小头轴承润滑性能的影响。研究结果表明：在低速重载工况下,忽略轴承变形可能会使预测的活塞销旋转方向相反;连杆小头轴承在吸气冲程受拉会产生严重变形,并且导致轴承与活塞销间润滑性能下降。     

汽轮机中压平衡活塞汽封间隙及漏汽量在线监测的原理及应用

现有的测定中压平衡活塞汽封漏汽量的变汽温试验法存在一定的误差且不能实现在线监测。分析变汽温试验法存在的误差,并考虑中压平衡活塞汽封漏汽的影响,对某300 MW汽轮机进行变工况详细计算。结果表明,中压缸效率基本不受再热蒸汽流量、中压平衡活塞汽封漏汽量及再热蒸汽温度的影响。基于相邻两工况下中压平衡活塞汽封间隙一定及中压缸相对内效率相等的原理,提出中压平衡活塞汽封间隙、漏汽量及中压缸相对内效率的计算方法。利用变工况详细计算数据进行检验,以及与变汽温试验法测定结果进行比较,证明所提出的计算方法的有效性。利用所提出的计算方法,对某高中压合缸汽轮机在某一运行时段内的中压平衡活塞汽封间隙、中压平衡活塞汽封漏汽量、再热蒸汽流量及中压缸相对内效率进行实例计算。     

基于飞轮转速及其波动的气缸IMEP估计模型

分析了四缸汽油机各缸平均指示压力(IMEP)与对应的飞轮平均角速度和角速度波动乘积之间的线性相关性,得出其线性相关性较弱的结论。采用最小二乘参数识别法得到了利用飞轮平均角速度和角速度波动估计各缸IMEP的单工况模型,以平均角速度、角速度波动和平均负载的多项式模型代替单工况模型中的模型系数得到了估计IMEP的稳态工况通用模型,IMEP的估计值和实测值之间的相对误差在8%以内。     

汽车发动机活塞敲缸探析

本文介绍了发动机活塞敲缸的经验诊断方法,通过求解CA1091汽车发动机活塞运动方程,得出了发动机活塞敲缸与结构参数、转速、负荷和润滑油粘度的关系,从理论上得到诊断发动机活塞敲缸的最佳转速、传感器安装部位、负荷和相位等。     

活塞销偏置对活塞敲击力的影响规律分析

建立了活塞的有限元模型,在考虑活塞弹性效应的基础上计算得出了活塞对缸壁的敲击力;详细讨论了活塞销在正偏和负偏9种方案下活塞敲击力的变化规律,结论表明：活塞销偏置对活塞敲击力有较大影响,将活塞销适当地向主推力面偏置,可降低活塞的敲击力,且活塞销正偏时的动态敲击力均大于负偏时的动态敲击力.     

并联混动用内燃机活塞外圆型线优化

车辆节能减排日趋严格,混合动力集合了内燃机和电动的优势,将成为未来一段时间的车辆主要动力。并联混合动力用内燃机在电池电量低时,必须立即启动并进入工作状态,增加了内燃机的拉缸风险,特别是外部环境温度较低时。为应对此问题,某并联混动汽油机设计了更为严苛的拉缸试验,但两次试验均失败。根据严苛拉缸试验、常规拉缸试验和800小时耐久试验裙部磨损结果对比分析,优化了裙部型线。活塞疲劳仿真分析证明新型线的疲劳安全因子依然在可接受范围内。活塞二阶运动仿真分析结果显示新型线不仅使干摩擦功峰值降低超过了50%,还在一个循环范围内产生干摩擦的曲轴转角区间也降低超过70%;而且新型线的油膜润滑摩擦功消耗在整个循环范围内也显著低于原型线,最大降低幅度超过50%。新型线活塞顺利通过了针对混动机型的严苛拉缸试验和其他发动机试验,确保了开发的顺利推进。     

活塞销材料对活塞应力的影响

利用ANSYS对活塞和连杆进行有限元分析,确定活塞上的最大应力集中点和最大变形量,然后时活塞和活塞销替换不同的材料在同一工况下进行试验.找出不同材料对活塞的最大应力的变化,从中找出对活塞产生应力最小的活塞销材料,利用优化设计和有限元计算相结合的技术,以求活塞质量性能得到进一步优化设计.     

发动机活塞销孔结构强度分析及改善对策研究

运用ANSYS分析软件计算活塞的机械应力与变形,得出活塞销孔内侧应力集中,变形较大.并在此基础上,提出了活塞的结构改进措施,采用了在活塞销孔内嵌入铸铝青铜衬套.使得活塞销孔内侧的应力趋向均匀,改善了销孔的应力集中现象,降低了销孔表面应力峰值,达到了预期的效果.     

C形双面组合密封装置密封性能分析

为进一步研究C形双面组合密封圈在往复运动中的密封特性,基于力学和有限元理论,以活塞处C形双面密封圈为研究对象,利用三维软件建立C形双面密封装置结构模型,利用有限元分析软件ANSYS仿真分析空载工况下不同过盈量和受载工况下不同介质压力对C形双面密封圈的应力和变形的影响。结果表明:空载工况下应力和变形随着过盈量增大而增大,最大变形出现在靠近与缸壁接触处;负载工况下应力和变形随着介质压力增大而增大,且应力均集中于密封圈上下部,而最大变形区域出现在密封圈进油口下部。     

某四缸汽油机气缸盖气缸体组合结构有限元分析

建立了某四缸汽油机气缸盖、缸体、主轴承盖等零件的三维有限元组合模型。使用有限元分析软件Abaqus,在考虑各组件非线性接触关系的基础上,计算了该组合体在标定工况下的振动响应。对该发动机进行了表面振动测量,通过振动测点处实验数据与该点处计算数据的对比验证了有限元模型建立的合理性。分析了爆发工况下缸体、缸盖火力面及缸孔的振动变形。结果表明:缸体裙部刚度较弱容易产生变形;缸盖火力面鼻梁区变形较大,缸盖火力面与气缸盖连接处容易产生较大的应力;缸孔的变形量较小在工程允许的范围之内。     

可变间隙密封液压缸异质环结构活塞形变研究

间隙密封液压缸因响应速度快受到了广泛青睐,其最大的缺点是泄漏量较大。结合可变间隙密封液压缸原理设计了一种新型的异质环结构,利用活塞基体材料和异质环的材料弹性变形差异产生的径向变形凸起结构提升间隙密封液压缸密封性能。建立环形异质材料结构引起活塞弹性形变的数学模型,并对活塞-异质环模型进行数值仿真。基于等效夹杂原理(EIM)对异质环不同结构参数、分布参数和材料特性下的活塞径向形变量进行计算。结果表明,软质环形结构能使活塞表面产生凸起状变形,硬质材料的环形结构能使活塞表面产生凹陷变形;异质环的长度、厚度等参数能改变活塞径向的最大变形量和最大形变所在的位置;随着异质环埋布深度的增加,活塞的最大变形量会逐渐减小。合理设置异质环的结构和分布参数以及材料特性,能有效减小间隙密封液压缸活塞-缸筒间隙的大小,从而降低泄漏量。     

排气制动工况下摇臂轴断裂问题的分析与试验研究

某四缸柴油机在电力测功机台架上采用倒拖方法进行排气制动工况模拟试验时,功率突然下降,拆机检查发现摇臂轴断裂且排气门与活塞有碰撞痕迹。本文借助有限元计算、断口分析和理化检验等手段对故障件进行分析,同时在试验台架上测量活塞与排气门的运动间隙。经分析和试验研究发现在制动工况下排气门出现反跳导致活塞与排气门碰撞是摇臂轴断裂的主要原因。     

重型高速柴油机活塞销座强度分析与优化

活塞体在实际工作条件下承受着复杂的热机耦合载荷,其耐久性对整机可靠性有着决定性的影响。在重卡柴油机中活塞销座和裙部作为主要承受机械负荷的区域,需要详细分析其温度场、变形、应力和润滑状态。文中利用试验结合有限元方法获得活塞、缸套的冷、热态型面,建立某重卡柴油机的活塞-销-缸套-连杆组的弹性耦合动力学分析模型,通过弹流润滑模型得出活塞销座轴承的润滑状态,进一步分析销孔表面的动态变形、应力场,并对活塞体在机械负荷下的高周疲劳强度进行校核。仿真计算结果与故障件模式一致性较好。为了优化活塞销座处的强度安全系数,采用该分析方法对不同的销孔型面方案进行了对比和评价。在发动机详细分析与故障诊断阶段,利用该分析流程可对活塞体的机械强度性能进行较好的把握与评价。     

轮廓参数对活塞二阶运动和裙部润滑性能的影响研究

在考虑连杆惯性的基础上,根据活塞的力和力矩平衡建立活塞的二阶运动模型。在对活塞-缸套系统的混合润滑和活塞动力学行为进行耦合分析的基础上,研究活塞裙部纵向、横向型线、活塞销偏置和热变形对裙部摩擦学性能的影响。运用FDM求解裙部润滑的平均Reynolds方程,在此基础上,运用Runge-Kutta法求解活塞的二阶运动轨迹。在综合考虑连杆惯性、活塞裙部和缸套表面粗糙度的基础上,研究了活塞纵向、横向型线、活塞销偏置和热变形对活塞裙部二阶位移、速度和摩擦功耗等的影响。数值结果表明,连杆惯性力对活塞裙部摩擦特性的影响较大。当中凸变椭圆活塞采用纵向抛物线型轮廓,分别取较小的上端椭圆度和较大的下端椭圆度,较小的上端径向缩减量和较大的下端径向缩减量,并将活塞销向主推力边偏置时,可减小二阶运动幅值和速度,同时增大裙部润滑油膜厚度,减小活塞-缸套系统的摩擦功耗。研究为考虑活塞裙部热变形的轮廓型线设计提供了依据,可进一步改善活塞-缸套系统的摩擦学性能。     

轨道交通市域地铁线路的站台门结构设计方案

论述在高速市域地铁线路最大活塞风载2400 Pa的工况条件下,站台门机械结构的设计方案.针对广州地铁18号线市域地铁车型进行样机结构设计,并通过理论计算和有限元分析验证了样机结构最大变形量满足要求,证明广州地铁18号线站台门整体结构设计方案是可行的.     

高压断路器高速工作缸缓冲过程研究

针对高压断路器工作缸在高速重载工况下内部会产生剧烈液压冲击现象的问题,以某型号液压操动机构的台阶型活塞工作缸为研究对象,对高压断路器工作缸分段缓冲节流过程进行了集中参数建模,对高压断路器工作缸缓冲过程进行了CFD仿真分析,根据仿真结果提出了两种体现不同的液压油节流渐变过程的优化方案,即通过雷诺数的变化来模拟工作缸缓冲过程和通过工作缸活塞台阶进入距离与紊流层流的变化关系来模拟工作缸缓冲过程。研究结果表明:相较于普通缓冲节流过程模型,优化后的模型能更加准确地针对工作缸的缓冲过程进行模拟仿真,具有更高的计算精度与工程实用价值。