过盈量对干式缸套变形规律的影响研究

以某干式缸套柴油机为原型,采用有限元仿真的方法,建立了机体、缸盖、缸垫、缸套、螺栓等组合的有限元模型,分别在预紧工况和热机耦合工况下对比研究了施加过盈量前后的气缸套变形规律。研究结果表明:在装配工况下,从缸套顶部至缸套底部,缸套的变形量都逐渐变小,施加了过盈量后的缸套综合变形增加了近两倍,综合变形量最大出现在第四缸上部的290°区域,变形量为19.4μm。在多个载荷的耦合作用下,不同缸爆发时的缸套变形趋势和单独施加螺栓预紧力的变形趋势几乎一致,从缸套顶部至底部,变形量逐渐较小,第二、三缸变形较小,第一、四缸靠近自由端两侧变形较大,最大变形出现的位置从顶部90°方向移动至0°方向附近,变形量为302.8μm。

基于改进EEMD-MB1DCNN的船用柴油机缸套-活塞环故障诊断

针对船用中高速柴油机缸套-活塞环振动信号非线性非平稳性以及同类型不同损伤程度故障发生时振动信号时频域特征相似、故障难以识别等问题,利用振动信号辨识故障,提出一种基于改进集成经验模态分解方法和多模块一维卷积神经网络端到端缸套-活塞环故障诊断方法,通过设计固有模态分量IMF信息质量筛选准则对EEMD分解出的IMFs进行重新排序,获得包含更多凸显故障特征成分的重构信号,输入到上述神经网络模型,通过振动信号分析并与现有方法比较,评估所设计IMF信息质量筛选准则与所搭建模型的性能,试验结果显示该方法能准确、有效地识别缸套-活塞环故障类型。在判断该易损件同类型不同磨损程度故障诊断中有较高的准确率,能对故障状况进行有效的特征提取与故障分类。

低硫条件下船舶主机缸套-活塞环磨损现状与应对策略

国际海事组织(IMO)的“限硫令”于2020年1月在全球范围内实施后,燃用低硫燃油(LSFO)成为许多远洋公司的主要选择。对多家远洋公司船舶主机燃用LSFO后的运行状况进行调研,发现缸套、活塞环等零部件存在异常磨损及故障显著增多的现象。将LSFO对船舶主机的影响以及其实际应用案例进行分析与总结,并针对燃用LSFO的主机所出现的异常磨损和故障现象提出应对策略。该研究有助于解决LSFO条件下船舶主机缸套和活塞环异常磨损问题的实际需求,希望进一步推动LSFO条件下缸套和活塞环异常磨损的机理研究。

内燃机缸套穴蚀预测与抑制研究综述

内燃机缸套的剧烈振动会引起冷却液空化并造成穴蚀。缸套穴蚀问题一直是影响内燃机寿命和可靠性的难题之一,随着内燃机高热效率和轻量化设计要求的不断提高,缸套穴蚀问题受到越来越多的关注。实现缸套穴蚀的早期预测与抑制对清洁高效内燃机提高运行可靠性、降低开发和维护成本具有重要意义。介绍了缸套穴蚀的产生机理,总结了缸套振动的求解方法,综述了柴油机缸套穴蚀的预测与抑制研究现状。在此基础上,分别从试验和模型2个方面总结了缸套穴蚀风险的评估方法及各类方法的局限性。介绍了现有的缸套穴蚀抑制技术。论述了目前缸套穴蚀研究中存在的主要问题与挑战,并展望了未来的研究方向。

汽车发动机活塞环-缸套减阻技术研究

汽车发动机活塞环与缸套的相对运动过程中存在诸多阻力,如黏性阻力、燃烧残渣阻力、表面粗糙度阻力等。这些阻力会导致发动机效率低下、油耗和排放增加。该文概述汽车发动机活塞环与缸套之间的运动阻力,介绍汽车发动机活塞环-缸套减阻技术,分析汽车发动机活塞环-缸套减阻技术存在的问题,并提出优化方向,以有效降低运动阻力,提高发动机热效率,减少油耗和尾气排放,为人们的绿色出行贡献力量。

基于变分模态分解的多缸柴油机缸套振动差异分析

多缸柴油机缸套振动噪声响应的差异导致缸套润滑、磨损及穴蚀现象不同,引起缸套可靠性差异并缩短整机使用寿命,研究差异的产生原因有助于柴油机的维护与设计优化。内燃机振动噪声的主要来源是燃烧冲击与活塞二阶运动引起的缸套敲击,而多缸柴油机缸套振动噪声的差异主要来源于活塞敲缸。以某重型六缸柴油机为研究对象,基于变分模态分解技术对多缸振动响应差异开展了溯源分析。建立了活塞敲缸动力学计算模型并通过试验验证了参数设置的合理性,通过变分模态分解从振动响应中提取了主要频率成分与相关模态。结果表明:多缸柴油机各缸振动幅值分布趋势一致,缸套中上部的振动最剧烈;各缸振动差异与机体模态特性有关,缸套间振动差异与机体第7阶模态振型趋势一致,体现为第6缸振动最强,第2缸振动最弱。

基于激光熔覆的缸套表面梯度材料制备及其摩擦学性能研究

目的研究功能梯度材料对缸套表面的抗磨减摩作用,提升缸套-活塞环配副的摩擦学性能。方法通过激光打标机在缸套表面制备具有30°角规则纹理排布的凹槽,在凹槽内采用同轴送粉的方式熔覆镍含量不同的铁基粉末,分析熔覆合金层的金相组织,并利用往复式摩擦磨损试验机研究在一定载荷压力下功能梯度材料缸套的摩擦学性能。结果熔覆层金相组织呈现梯度排布,熔覆层与基体材料分子原子交互扩散形成良好的冶金结合。牌号为350、镍质量分数为4.2%、铁质量分数80%的粉末所制备的功能梯度材料,减摩效果最为明显,相比未经处理的对照组,平均摩擦因数降幅为25.4%,且该组在试验中接触电阻的平均值最大,相比对照组提升了63.45%。牌号为330、镍质量分数为9%、铁质量分数为70%的粉末制备的缸套,表面支撑指数最高为0.78,相比于未处理的对照组,增幅达到35%,且试验组活塞环经摩擦后,磨损量均小于对照组。结论制备了30°角分布的功能梯度材料,能使得缸套-活塞环摩擦学系统在工作过程中摩擦副的润滑油膜厚度更厚,且在运行过程中更稳定,以减少摩擦力和降低摩擦因数。同时,增强其支撑能力和储存润滑油的能力,使所制备的缸套摩擦因数显著降低。牌号为350的材料,改善摩擦学性能的效果最优。

考虑时变效应的织构缸套润滑性能分析及试验研究

内燃机缸孔内的时变效应和气压变化对活塞环受力影响不可忽略,而织构形貌参数对发动机油耗性能的影响也有待深入研究。为此,构建考虑时变效应和缸内气体压力变化的织构化缸套-活塞环摩擦副的流体动压润滑模型,采用多重网格法求解模型获得润滑油膜压力分布规律,进而获得缸套-活塞环间的最小油膜厚度和摩擦力,并针对装配织构缸套的发动机开展台架试验。计算结果表明:缸内气体压力变化影响活塞环径向受力,时变效应使缸套-活塞环受挤压效应的影响;织构化缸套能够增加润滑油膜厚度、减少摩擦力,当微凹坑深度为4~7μm,织构面积密度较小如为5%、10%时,能够获得较佳的最小油膜厚度与摩擦力值。台架试验表明,与原发动机相比,装配织构缸套的发动机油耗性能明显改善,在中高转速下燃油耗降幅较为显著,油耗最大下降14.5%,而24 h机油耗减少26.48%。

考虑温度分布和初弹力影响的活塞环-缸套试验台研究

为探究活塞环初弹力作用下不同缸套温度对活塞环摩擦性能的影响,设计考虑缸套温度分布的活塞环初弹力摩擦性能试验台,其缸体-缸套组件基于浮动缸套方法设计,通过供油盖从顶部供润滑油,使用活塞环夹具安装活塞环,在缸套外壁安装3个环形电加热器对缸套进行预加热。当活塞环未加载荷仅在初弹力情况下,仅改变缸套温度分布,研究不同缸套温度分布对活塞环-缸套系统摩擦性能的影响。结果表明:随着缸套温度的升高,活塞环-缸套摩擦副摩擦力和摩擦功耗呈现先减小后增加的趋势,对于研究的活塞环-缸套摩擦副,在缸套温度为60~70℃时,摩擦力和摩擦功耗最小。因此存在合适的缸套温度,使得活塞环-缸套摩擦副的摩擦性能最优。

活塞-缸套摩擦副状态表征参数选取方法研究

建立柴油机试验台架采集数据,对机体表面振动信号进行时频分析,探明不同激励源与机体表面振动信号的关系。选取变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)算法对振动信号进行分解,提取各分量的表征参数。通过探究转矩、转速、润滑油温度及配缸间隙与各表征参数的相关性,初步确定相关性强的表征参数集。通过多评价准则对上述表征参数集进行分析,最终得出贡献度最高的表征参数为本征模态函数(intrinsic mode function,IMF)1的标准差、均方频率、峭度、最大奇异值、频域积分和IMF6的脉冲因子、标准差、重心频率、频率方差及最大奇异值。

柴油机活塞缸套摩擦副润滑和多柔体动力学耦合特性

为研究四冲程车用柴油机活塞-缸套摩擦副的动力学及润滑特性,提出了一种新的活塞-缸套摩擦动力学耦合模型.模型中采用绝对节点坐标公式(ANCF)描述活塞-连杆-曲轴多柔体动力系统,采用平均雷诺方程和微凸体接触理论描述混合润滑模型,基于商用软件结合二次开发程序实现仿真计算.对活塞缸套摩擦副的润滑动力学计算分析表明,由于缸内压力和活塞敲击作用,缸套会产生最大值为23.6μm的瞬时变形.与刚体模型相比,考虑部件的弹性变形不仅会使活塞横向位移增加40%,还会使得活塞润滑域出现油膜压力的局部集中.另外,柔体模型的循环平均功耗更小,与刚体模型相比相差17.7%.

基于CPA-FM-MEM磨粒分析的缸套-活塞系统健康状态评估

以内燃机典型摩擦副缸套-活塞系统为研究对象,设计和搭建内燃机缸套-活塞系统状态监测试验台。针对传统最大熵方法分析润滑油中磨粒监测数据存在的缺点,提出改进的分数矩最大熵方法(Fractional Moment Maximum Entropy Method, FM-MEM),并结合食肉植物优化算法(Carnivorous Plant Algorithm, CPA)对关键参数进行寻优求解。对润滑油中磨粒监测数据进行阈值划分,实现内燃机健康状态评估,然后将理论与试验相结合,以在线磨粒监测为主,从润滑油磨粒、理化指标以及表面形貌3个方面对内燃机缸套-活塞系统的运行状态进行监测,分析低速工况下缸套-活塞系统各个时间段的磨损健康状态及磨粒含量变化趋势,通过内燃机整机的在线磨粒监测试验,证明该方法可实现对内燃机缸套-活塞系统的实时状态监测。

内燃机油环对活塞-缸套间流动与润滑油输送的控制

以某四冲程内燃机为研究对象展开研究,根据其油环和活塞结构特性、缸套表面润滑油分布建立油环流量平衡和力平衡方程。通过分析运行时润滑油的输送过程,以及油环上方环岸区域润滑油量的变化及其沿缸套自下而上的输送过程,得出如下结果:油环控制油环-缸套间润滑油的流动,使环岸区域在活塞向下行程时储存润滑油,并在活塞向上行程时将润滑油输送至活塞上止点,实现润滑油的输送,满足活塞在上止点的润滑要求。

基于AVL EXCITE Power Unit的仿真计算对湿式缸套穴蚀产生的原因及分析

当柴油机工作时,在活塞侧压力换向时的冲击力作用下,会引起缸套的机械振动,激发了缸套周向波型振动,从而使冷却水随着气缸套作高频振动,引起冷却水压力的周期变化,使冷却水交替膨胀和压缩,在水压低于冷却水温下的饱和蒸气压时形成气泡,当压力升高并达到一定值时,这些气泡发生爆破而产生强大的压力波,猛烈冲击和剥蚀缸套。本文从冷却水压方面进行仿真分析,为有效避免和预防湿式缸套穴蚀现象的产生提供依据。

干式缸套机体水腔芯整体制芯工艺研究

多缸柴油发动机机体采用干式缸套的冷却方式,因发动机爆压提升,燃烧室冷却效果对发动机性能有直接影响,所以对冷却水分布、流速、流量都有严格要求。机体冷却水腔由铸造成型,包括布水腔和水套,通常采用整体或分体两种工艺,通过工艺设计、生产过程、铸件质量以及对产品的影响,对比分析两种工艺的优缺点。

汽车发动机活塞环和缸套表面纹理优化设计研究

随着汽车工业的快速发展和节能环保要求的不断提高,降低发动机运行过程中的能量损失对于提高其整体效率具有重要意义。作为发动机的关键摩擦副,活塞环和缸套表面的摩擦损失占据发动机总损失的较大比例。表面纹理技术作为一种有效的润滑方式,被广泛应用于改善活塞环和缸套表面的润滑状态。然而,当前一些汽车发动机活塞环和缸套表面纹理设计存在深度、宽度、形状、分布等参数不合理的问题,难以达到良好的减摩抗磨效果。该文分析汽车发动机活塞环和缸套表面纹理重要性,探讨活塞环和缸套表面纹理存在的问题,提出表面纹理优化设计策略,以提高发动机整体运行效率。

泥浆泵小口径双金属缸套制造工艺研究

双金属缸套是油田钻井用泥浆泵的关键零件。不同的制造工艺将影响双金属缸套的性能指标。从缸套内套制造工艺、内外套镶装、机加工等方面探讨小口径双金属缸套的制造工艺。

湿式缸套机体毛坯铸件精度影响因素分析及改进研究

分析了影响湿式缸套柴油机机体毛坯铸件精度的影响因素,主要包含收缩率、反变形工艺及组芯方式等。通过优化铸件收缩率、重新设计整体芯组把合方式及采用反变形工艺,提升了铸件毛坯尺寸的一致性及毛坯精度。

基于缸套失圆的活塞环结构参数对密封与摩擦性能的影响研究

以某非道路高压共轨柴油机为研究对象,采用仿真和测试相结合的方法,建立了整机耦合装配模型与活塞环组动力学模型,研究了干式缸套的失圆变形。在考虑缸套失圆变形的基础上,研究了活塞环结构参数对窜气量、机油消耗量和摩擦损失的影响,并通过正交设计方法进行了活塞环径向弹力、开口间隙和侧向间隙对窜气量、机油消耗和摩擦损失的影响研究。研究结果表明,活塞环结构参数中,二环径向弹力、二环开口间隙和顶环侧向间隙对窜气量的影响最大,油环径向弹力、二环开口间隙和顶环侧向间隙对机油消耗量的影响最大,油环径向弹力、油环开口间隙和油环侧向间隙对摩擦损失的影响最大。

船舶柴油机缸套/活塞环材料及其磨损控制研究进展

作为船舶柴油机的关键摩擦副,缸套/活塞环的性能直接影响船舶柴油机的整机性能、服役寿命、可靠性等。因此,开展缸套/活塞环磨损机理及磨损控制技术研究,有望在提升船舶节能减排、增强船舶运营可靠性和优化船舶经济效益等方面发挥重要作用。从缸套/活塞环材料发展、缸套/活塞环表面纹理技术、润滑油的润滑改性技术以及缸套/活塞环磨损状态监测技术4方面出发,详细总结了船舶柴油机缸套/活塞环材料及其磨损控制技术的研究进展,分析了各种技术的发展现状、应用优势和未来展望,可为从事船舶柴油机缸套/活塞环磨损控制技术研究的科研人员和工程技术人员提供参考。