缸套珩磨网纹模拟及流动特性分析

目的 研究缸套珩磨网纹表面计算机模拟方法,对比缸套网纹表面确定性分析流量因子与Patir & Cheng高斯分布流量因子差异。方法 采用快速傅里叶变换技术(FFT)及坐标变换,对高斯分布平台表面及具有任意方向的各向异性沟槽表面进行了计算机模拟,并叠加合成满足要求Rpq、Rvq及珩磨角度参数的双高斯缸套珩磨网纹表面。通过表面概率支承率曲线分析,验证该方法的精度。在此基础上,进行给定边界条件下网纹表面的流动分析,对比确定性分析流量因子与Patir & Cheng高斯分布流量因子差异。结果 调整表面高度标准差、珩磨角度及自相关长度,可实现不同参数珩磨网纹的建模,生成的珩磨网纹表面参数与给定输入参数偏差较小。相比Patir & Cheng高斯分布流量因子,珩磨网纹确定性分析压力流量因子能更好地反映珩磨角度对不同方向流量的影响。同时,珩磨网纹沟槽对小间隙下剪切流量的影响更加明显。结论 网纹表面的确定性分析流量因子与Patir & Cheng高斯分布流量因子存在较大差异,缸套网纹表面建模及流动特性分析可更好地反映表面粗糙度对表面润滑性能的影响,为进一步开展缸套-活塞环多尺度摩擦学分析及珩磨网纹参数优化奠定了基础。     

基于反演法的活塞环廓形优化设计

活塞环廓形决定着活塞环润滑时的油膜分布,对缸套活塞环摩擦副的摩擦、润滑、磨损有着极其重要的影响。将活塞环廓形用多项式函数表示,基于反演法,从活塞环的载荷分析出发,通过序列二次规划(SQP)法,反向求解满足特定载荷和压力中心条件下的最小活塞环-缸套摩擦因数参量及对应的活塞环外圆面最优廓形。结果表明,经过优化的高次数活塞环廓形将带来更小的摩擦因数和摩擦力。     

船舶发动机结构设计发展趋势

随着船舶发动机强化指标提升,缸盖、活塞等受热零部件以及活塞环、气阀、轴瓦等关键摩擦副的工作条件更加严劣,如何保证上述零部件的可靠性是发动机设计开发的关键。从受热零部件高可靠性设计、摩擦学设计及柔性可变技术等方面介绍了船舶发动机结构设计的最新研究进展。     

基于有限元仿真的船用单缸柴油机排气管开裂分析及改进

针对某船用单缸柴油机排气管在试验过程中出现开裂的问题,采用有限元方法,考虑材料的非线性因素,对排气管部件进行约束模态计算及热机耦合和振动疲劳计算,分析引起排气管开裂的主要原因。结果表明:排气管开裂位置受温度梯度影响,处于应力集中的薄弱区域,当振动幅度较大时,安全系数过小,易发生疲劳破坏。通过在管接部件上增加支撑提高刚度,减小排气管振动,避免了排气管疲劳开裂。后续试验验证了改进措施有效。     

排气阀-阀座锥面堆焊层磨损机理

某船舶柴油机排气阀-阀座密封锥面应用同种堆焊材料,经长时间运行磨损轻微,并未发现明显的黏着磨损痕迹。通过观察磨损表面形貌、分析微区成分,探讨该排气阀-阀座匹配方案的磨损机理。研究表明：燃烧废气在排气阀密封锥面形成一层沉积膜,通过隔离密封面及固体润滑的方式降低摩擦副发生黏着磨损的倾向;在落座及燃烧压力的交变应力下,排气阀锥面堆焊层的磨损机理主要为疲劳剥落,而排气阀座锥面堆焊层的磨损机理为抛光产生的缓慢磨粒磨损。     

气缸套温度场优化及试验验证

针对某型柴油机设计开发过程中,气缸套第一道活塞环上止点位置温度偏高,存在滑油结焦引起拉缸风险的问题,对油气室匹配及气缸套冷却进行改进,改进前后的缸内喷雾燃烧计算及气缸套热-结构耦合仿真对比分析表明:优化后的气缸套第一道活塞环上止点位置温度明显降低。后续的试验验证也表明:上述措施有效降低了气缸套第一道活塞环上止点位置的工作温度,气缸套-活塞环摩擦副的可靠性得到提高。