满足国六排放标准的直列4缸轻型柴油机活塞销孔和活塞销设计

针对轻型柴油机活塞销孔部位失效问题,设计4种满足国六排放标准的直列4缸轻型柴油机活塞销孔和活塞销方案。利用有限元分析软件对其进行模拟计算,对活塞销孔接触应力和疲劳,以及活塞销应变和疲劳进行比较;同时,为验证模拟分析的准确性,根据实际情况对其中3种方案进行了销孔液压脉冲试验验证,试验结果与模拟结果吻合良好。设计方案可为高强化柴油机活塞和活塞销设计及失效改进提供参考.

某型柴油机活塞销孔型线多目标优化设计

针对柴油机向高功率密度方向发展对活塞销孔承载能力提出越来越高的要求,提出了活塞销孔型线多目标优化设计方法。首先,建立1/4活塞连杆组热–机耦合模型,通过对比仿真模型的销孔接触压力分布与台架试验下活塞销孔磨损情况,验证了仿真模型的准确性。随后,选取销孔型线参数为设计变量建立活塞销孔型线参数化模型,以活塞销孔峰值接触压力和销孔、内冷油腔、燃烧室喉口的最大等效应力为优化目标,在设计空间内进行优化拉丁超立方采样,结合响应目标值建立Kriging代理模型,并使用决定系数验证其精度。最后,采用第二代非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对销孔型线进行多目标优化,获得了销孔型线优化设计参数。结果表明:在保证活塞其他重要部位应力取得较小值的情况下,优化后的销孔峰值接触压力降低了24.5%。

往复式发动机活塞销-衬套的润滑特性研究

针对试验对象与活塞销-衬套润滑机理不一致的问题,以一种新型发动机活塞销-衬套试验台为对象,建立了耦合摩擦学特性的动力学模型,基于试验验证的模型对比分析了不同间隙和粗糙度对润滑性能的影响。结果表明:一定范围内增加活塞销-衬套的间隙,整体上增加了液动润滑的占比,局部的最小油膜厚度减薄,液动润滑产生的摩擦功耗增加,粗糙接触产生的摩擦功耗下降。随着表面粗糙度增加,连杆小端载荷中粗糙接触的占比增加,最小油膜厚度的变化不大,但平均油膜厚度有较大增加,平均膜厚比亦稍有增加,但最小膜厚比下降,液动润滑产生的摩擦功耗微幅降低,粗糙接触产生的摩擦功耗升高明显。

增压发动机全浮式活塞销敲击噪声研究

活塞销敲击噪声影响汽车的驾驶舒适性。基于弹性流体动压润滑理论建立了带全浮式活塞销的曲轴连杆活塞动力学模型,对不同负载、活塞销间隙、润滑油温度、润滑油槽与活塞销敲击噪声之间的关系进行了仿真计算。计算结果表明:随着负载的增大,敲击时刻和强度发生变化,当负载增大到75 N·m时,此敲击噪声消失;活塞销间隙由20μm减小到10μm,敲击强度减弱;润滑油温度对此敲击影响不明显;增加润滑油槽后,润滑油膜液动压力峰值由3.6 MPa降低至1.9 MPa,敲击强度显著减小,甚至消除了此噪声。试验测试与计算结果相吻合。该研究可为控制活塞销敲击噪声提供参考。

柴油机活塞销孔润滑特性的数值和试验研究

以不同销内径、配合间隙、销孔型线的活塞组为研究对象,以利用ANSYS计算得到的活塞温度场和变形量作为边界条件,基于弹性流体动力学润滑模型,进行多体动力学仿真计算,并结合销孔疲劳试验对活塞销孔的磨损情况进行分析。结果显示,销孔磨损一般发生在销孔内侧靠近销孔内倒角位置。活塞销的结构强度引起自身椭圆变形过大,从而使得销孔表面产生很大的接触压力,在接触压力的作用下,销孔会发生严重的磨损。随着活塞销内孔直径的增加,累计磨损载荷增大;销孔接触压力和累计磨损载荷随配合间隙的增大而减小;双曲线销孔型线更有利于销孔楔形动力润滑油膜的形成。

发动机活塞销孔受力分析及改善

活塞是发动机中最重要的零部件之一,工作中要承受周期性热负荷和机械负荷冲击,活塞的工作状态直接决定着发动机的使用寿命,高温、高压的工作环境使承载最大机械应力的活塞销孔部位面临着更大的考验。随着发动机性能的日益提高,活塞所承受的燃气压力和惯性力不断增大,作为支撑部分的活塞销孔负荷显著增加,在最高燃烧压力下,活塞销轴和销孔都会发生弯曲变形,活塞销与活塞销孔之间的摩擦还产生着高温负荷。因此有必要对活塞销孔处进行有限元分析,通过改变销孔的几何结构来改善应力分布情况,降低销孔内侧应力集中,提高活塞的承载能力。

中速柴油机活塞销的结构设计

介绍了中速柴油机活塞销的常用结构及其设计,并对其应用特点进行了分析,阐明了活塞销的设计趋势。

基于双谱的柴油发动机活塞销故障诊断

为了从柴油发动机振动信号中提取出活塞销故障特征，采用双谱对振动信号进行了分析，并在双谱模域内沿平行于对角线的直线，按特定步长搜索双谱特征频率面，计算其平均幅值得到信号特征参数，最后利用GA—BP神经网络成功地对故障进行了模式识别。试验结果表明，对于EQ6BT发动机，诊断活塞销故障的最佳部位为发动机缸体下部左右两侧机体，最佳转速为1800r／min，特征频率为1．3—3kHz；信号特征不仅存在于对角线上，还大量存在于对角线以外的区域；采用双谱分析提取故障特征，结合神经网络进行故障诊断，效果良好。

计及活塞销间隙的内燃机曲柄连杆机构动力学分析

基于活塞销与衬套间隙的冲击函数模型和计算多体动力学的方法,研究了活塞销间隙对内燃机活塞-连杆-曲轴运动系统动力学特性的影响。使用冲击函数方法构建了活塞销与衬套的间隙碰撞模型,建立了某单缸内燃机活塞、连杆和曲轴的三维实体模型及内燃机活塞-连杆-曲轴的多体动力学模型。在刚性和弹性两种不同连杆模型下,通过分析活塞运动的速度和加速度,以及活塞销的运动轨迹等研究了活塞销间隙产生的碰撞特性对系统动力学行为的影响。结果表明,间隙的存在对该运动机构有显著影响,在上下止点附近活塞的加速度出现许多由碰撞产生的峰值。

活塞销轴承混合润滑特性研究

基于弹流润滑理论、平均流量模型及微凸峰接触理论,对发动机活塞销轴承的混合润滑进行了研究。首先,将活塞销孔轴承与活塞销及连杆小头轴承作为一个系统,利用四阶的龙格库塔方法求解了活塞销在流体润滑状态下的转动速度。结果表明:采用此方法得到的活塞销转动速度变化规律与采用谱分析方法所得到的结果十分接近。其次,数值求解了考虑弹性变形时油膜压力分布和微凸峰接触压力的分布,考察了不同发动机转速对活塞销轴承最小膜厚比和摩擦力大小的影响。结果表明:活塞销轴承从发动机工作循环压缩冲程后半段到排气冲程的前半段时间内,处于混合润滑状态;随着发动机从低转速到高转速的过程中,活塞销轴承所受的摩擦力开始逐渐减小,当发动机的转速增加到某一临界转速后,活塞销轴承所受的摩擦力反而明显增加;在考虑活塞销轴承的弹性变形之后,接触压力的分布沿轴向发生了变化,且呈现中间小两边大的形态,与实际发动机活塞销轴承的破坏规律相符。

活塞销座孔表面压力分布规律试验分析

针对活塞销座孔易失效的问题,采用感压胶片测量活塞销座孔的表面压力数据,利用训练集与测试集对数据分别进行拟合、评价和分析压力分布规律,建立了活塞销座孔压力分布研究的新方法.以某活塞为例,分析了其销座孔表面的压力分布规律,通过对采集的数据进行回归,建立了压力分布函数,较好地反映了活塞销座孔的的表面压力分布,为活塞销座孔的设计、优化和有限元分析提供了理论参考.

活塞销表面DLC涂层的试验研究及应用分析

目的：分析两种类金刚石碳（DLC）涂层的成分和结构差异，研究涂层本质特征在发动机减摩降耗方面的应用。方法测试分析涂层成分和表面形貌，讨论在活塞销表面沉积 DLC 涂层对零件材料组织和硬度的影响，验证活塞销沉积 DLC 涂层后对发动机机械损失功率的影响，并运用转移膜和石墨化两种摩擦机制进行分析讨论。结果标杆试样的涂层较厚，为 W 掺杂的 DLC 涂层，且其致密度、均匀性及膜/基结合状态均优于在研涂层技术；成品活塞销沉积 DLC 涂层后，当转速介于2200~4000 r/ min 范围内时，涂层表现出提高发动机动力性的作用。结论 DLC 涂层应用可有效改善活塞销的表面状态，减缓零件工作条件下的磨损，延长活塞销的使用寿命。

汽车活塞销振动挤压数值模拟分析

针对于现有活塞销冷挤压成形技术的不足,采用一种振动挤压的方式对活塞销成形进行研究.基于DEFORM平台,对活塞销的成形过程进行数值模拟仿真,分析其成形过程中的行程载荷与材料流动特性,并与常规的挤压方式比较得出结论:振动挤压可以降低成形载荷,并改善坯料与模具之间的摩擦状态,有利于下端材料的流动,从而得到较好的连皮位置.进一步研究了振动周期与振幅对成形效果的影响,得到周期为0.05s,振幅1mm为最优的振动参数.

活塞销冷挤压成形工艺研究

通过对活塞销结构工艺性分析,制定了活塞销的冷挤压工艺方案并设计了挤压件图,确定了组合凹模直径及径向过盈量与轴向压合量等工艺尺寸;设计了便于调整及更换的组合凸模,保证了挤压件的同心度;根据凸模工作特点采取合适的热处理工艺,提高了模具的使用寿命。

全自动CNC镗削活塞销孔专机的研究开发

所研制的全自动ＣＮＣ镗削活塞销孔专用机床可以实现工件的自动上、下料和自动定位、夹紧，并且在一次安装、不停机、不换工位的情况下，高效地完成活塞销孔的镗孔、镗外口、切挡圈槽、倒内角和倒外角。该机床已在上海活塞厂投入生产，并取得了良好的加工效果。

活塞销故障的诊断研究

往复发动机的故障诊断是较困难的 ,然而是热点的研究问题之一。本文主要针对活塞销与衬套磨损故障进行了振动测试研究。在EQ610 0发动机预先模拟活塞销与衬套磨损故障 ,然后测取了在不同的转速、活塞销与衬套间隙、测点时的故障信号 ,并用时域和频域分析法进行了分析。提取了诊断该故障的特征参数并给出了识别的办法。

柴油机全浮式活塞销连接副的运动及润滑特性研究

基于弹流润滑理论、平均流量模型及微凸峰接触理论,综合采用基于模态压缩法的多柔性体和有限差分法耦合求解了某柴油机全浮式活塞销连接副的运动特性及混合润滑特性,并考察了结构表面粗糙度对活塞销轴承摩擦损失功率的影响.结果表明:活塞销的转动角速度较小,在整个做功冲程几乎为0;工作过程中,活塞销轴承大多处于混合润滑状态,仅在吸气冲程和排气冲程连杆摆角最大的时刻附近处于流体润滑状态;可适当减小活塞销(孔)轴承的表面粗糙度来提高活塞销的转速,以显著降低活塞销轴承摩擦损失功率,继而改善润滑状况.

活塞销断裂失效分析

通过对活塞销原材料的组织、单面渗碳淬火回火内孔表面至心部组织及内孔淬硬程度的分析 。

汽油机活塞销轴心轨迹计算及在故障诊断中的应用

采用汉氏法求解雷诺方程 ,计算出不稳定载荷下滑动轴承在不同偏心率和动力参数条件下的油膜无量纲承载力 ,并根据实测的发动机气缸压力计算出活塞销所承受的负荷。然后根据实际负荷与油膜承载力的平衡关系 ,计算出动载荷下每一时刻的油膜厚度 ,从而确定活塞销轴心在连杆小头铜套中的运动轨迹。计算结果表明 ,连杆在整个运行周期中 ,绝大部分时间承受压缩载荷 ,且压缩载荷远比拉伸载荷大。此结果可用于发动机活塞连杆组的结构设计与故障诊断中 ,并能对一些实际故障现象进行合理的理论解释。

基于高阶循环平稳的柴油发动机活塞销振动信号分析

分析了柴油发动机活塞销振动信号的高阶循环平稳性,提出了一种基于高阶循环平稳理论提取柴油发动机活塞销磨损故障特征的新方法。利用循环双谱分析活塞销振动信号,考察了振动信号循环双谱图中频率成分的分布情况。定义循环双谱图中幅值的平均累加值与发动机活塞销磨损间隙变化相对应的区域为特征频率平面,提出一种全局搜索策略以搜索特征频率平面。仿真结果及试验结果表明了循环双谱的有效性。利用所述方法在实际活塞销振动信号的循环双谱图中提取的5个特征频率平面内幅值的平均累加值可以作为活塞销磨损故障诊断的特征值。