柴油机活塞顶面热状态变化规律试验研究

为了探究活塞顶面热状态变化规律,以某型增压中冷柴油机为试验对象,采用薄膜热电偶测温法和引线式传输系统对发动机过渡工况下活塞顶面测点瞬态温度场变化规律进行了试验测试研究,并对试验数据计算得到标定功率工况点和最大转矩工况点活塞顶面不同位置测点温度值。研究结果表明:在过渡工况下活塞温度场发生剧烈变化,其中冷启动过程活塞温度变化幅度最大,达到180 ℃;其次是急加速过程活塞温度变化幅度达到140 ℃。急减速工况下活塞各测点温度先迅速升高,约20 s时达到最大值,4个测点A、B、C、D分别为346、341、314、343 ℃,然后温度缓慢降低,约60 s后趋于稳定。在标定功率工况点,活塞顶面最高稳定温度为331 ℃,顶面各测点温差31 ℃;在最大转矩工况点,活塞顶面最高稳定温度为336 ℃,顶面各测点温差29 ℃。

活塞结构对其传热及强度的影响分析

以一款满足国Ⅴ排放限值的高压共轨柴油机活塞为研究对象,采用硬度塞测温法试验测试分析了标定功率工况下活塞稳态温度场分布和热负荷的大小,结合温度场试验测试结果建立了内冷油道与活塞的流固耦合传热数值仿真模型,仿真分析了活塞销座长度、销孔直径、火力岸高度、同侧回油孔中心间距4个活塞结构参数对活塞传热与结构强度的影响。研究结果发现,活塞的火力岸、内冷油腔、回油孔和销孔处的热流密度较大并出现应力集中。选择活塞销座长度、销孔直径、火力岸高度、同侧回油孔中心间距4个参数,进一步研究活塞结构对其传热及结构强度的影响特征。结果显示,活塞的每个结构参数值改变不仅会较大程度地改变该处的传热性能和应力分布,还会导致其他关键点的应力和温度发生改变,这使得活塞结构修改需更加谨慎。适当增加销座长度、销孔直径和火力岸高度,减小同侧回油孔中心间距,可以改善活塞的受热,也可以降低活塞的整体应力。

活塞内冷油腔的振荡传热特性及位置的研究

以一款非道路用高压共轨柴油机铝合金活塞为研究对象,在试验测试的基础上建立了活塞-内冷油腔耦合传热数值仿真模型,研究了发动机循环过程中内冷油腔的振荡传热特性,分析了内冷油腔位置对活塞温度场和热应力场的影响规律。研究结果表明:在发动机循环过程中,内冷油腔壁面换热系数随油腔中机油分布规律周期性变化;内冷油腔靠近活塞顶面和环槽底面时,能显著降低活塞最高温度及一环槽温度,内冷油腔设计时应在结构强度允许范围内,尽量靠近活塞顶面和环槽底面;内冷油腔过于靠近活塞壁面时,活塞第三环槽及内腔顶面区域出现较大的局部热应力。

活塞结构参数对柴油机活塞传热与温度场的影响分析

为了降低活塞热负荷,降低活塞热疲劳失效概率,以一款高压共轨柴油机活塞作为研究对象,结合活塞温度试验测试,建立了活塞传热仿真分析模型,采用单因素扫值法和正交试验分析了活塞销座长度、活塞销孔直径、第一环岸厚度以及回油孔距离4个结构参数对活塞温度场分布的影响。研究发现,活塞结构对活塞传热与温度场分布有一定的影响,第一环岸厚度对活塞传热与温度场的影响最大。活塞的最高温度随着第一环岸厚度增加而升高,最多升高13.8℃。第一环槽的温度随着第一环岸厚度增加而降低,最多降低16℃。销座和回油孔结构对活塞温度场影响较小。最优方案是销座长度72.5 mm、销孔直径35 mm、火力岸厚度8 mm、回油孔相距53 mm的活塞,可以使活塞最高温度降低至374.3℃。为优化活塞传热提供参考。

稳定和过渡工况下柴油机活塞顶面瞬态热负荷变化规律

发动机活塞热疲劳失效主要有稳定工况下周期性热冲击导致的高周疲劳失效和在冷启动、急加速、急减速等过渡工况下热冲击引起的低周疲劳失效两种形式。为探究柴油机活塞在不同工况下活塞的热负荷变化情况,该文以一款非道路用高压共轨柴油机为研究对象,基于活塞顶面瞬态温度试验测试结果,采用热-机解耦方法建立了稳定工况及冷启动、急加速和急减速等过渡工况下的活塞热负荷有限元仿真计算模型,分析了发动机在稳定工况、冷启动、急加速和急减速过程中活塞的热负荷变化规律。研究结果表明:稳定工况下活塞的热负荷波动现象仅出现在活塞顶面、火力岸和第一环槽位置,且热负荷波动幅值随着距离活塞表面深度的增加而逐渐减小,温度波动深度范围为3 mm;活塞周期性瞬态热应力波动主要发生在活塞顶面,其他区域波动较小,热应力波动深度范围为5 mm,最大热应力波动幅值出现在燃烧室喉口区域,达到32.3MPa。过渡工况下活塞的热负荷变化较大,其中:冷启动过程中活塞的热应力出现跳跃性急剧升高,随后又快速降低的现象,活塞热负荷的变化幅度较大,温度、热应力和热应变分别达到200℃、42 MPa和0.3 mm;急加速过程中活塞温度场、热应力和热变形都急剧升高,虽然活塞的温度和热应变的变化量相对较小,为140℃和0.12mm,但活塞燃烧室喉口热应力变化幅值达到93 MPa,易造成活塞热疲劳失效,从而对活塞可靠性和耐久性产生较大影响;急减速过程出现活塞各测点先短暂升高、后缓慢小幅度降低、并在200 s后趋于稳定的现象,急减速过程中活塞的温度、热应力和热应变的变化幅度均较小,最大变化量分别在30℃、10MPa和0.02 mm以内。研究结果可为高强化柴油机铝合金活塞设计提供参考。

柴油机活塞二阶运动对内冷油腔机油振荡流动与传热的影响

柴油机活塞的二阶运动不仅影响活塞侧击力、摩擦磨损、机油耗和漏气量,而且还对活塞内冷油腔内机油的振荡流动与传热性能产生影响。在活塞动力学与运动学分析的基础上,结合活塞内冷油腔内的振荡传热性能模拟试验结果,采用计算流体力学仿真方法,建立了包含往复运动与二阶运动的计算流体力学仿真模型,研究了活塞二阶运动对内冷油腔内机油的振荡流动与传热性能的影响规律。研究结果发现,二阶运动的径向运动主要影响内冷油腔中机油的振荡流动,偏摆运动主要影响内冷油腔的瞬时换热性能。二阶运动使内冷油腔的瞬时充油率降低,循环平均降低4.6%。对油腔壁面的瞬时换热性能影响很大,最大的变化幅值为24.9%。对于整个换热过程,虽然充油率降低,但平均换热系数变化不大。因此,二阶运动对内冷油腔综合换热性能的影响可以忽略不计。该研究可为耐高温高强度铝合金活塞的设计提供理论和技术参考。

甘蓝型油菜遗传图谱构建及苗期耐旱相关性状的QTL定位

以耐旱性差异较大的甘蓝型油菜三六矮和科里纳-2构建的重组自交系群体F2∶4家系为作图群体,通过SSR标记构建了包含15个连锁群的遗传连锁图谱,图谱总长762.95cM,相邻标记平均距离6.25cM.采用复合区间作图方法,在正常灌溉和干旱胁迫处理两种环境条件下,对苗期叶绿素质量分数、叶片相对含水量、叶片保水力、可溶性糖质量分数、丙二醛质量分数5个耐旱相关性状及其耐旱系数进行了QTL分析,共检测到8个QTL,分布在第1,3,5,12连锁群,单位点解释表型变异的6.6%-12.4%.在第5连锁群检测到叶绿素质量分数和叶片保水力的QTL重叠区域.

柴油机活塞环组动力学特性分析及多目标优化设计

以一款非道路柴油机为研究对象,结合实测活塞温度场建立了活塞环组动力学仿真模型,并通过漏气量和机油耗试验研究验证了模型的准确性。通过正交试验设计进行析因分析,选定顶环开口间隙、二环侧隙、顶环和二环切向弹力作为决策变量,引入支持向量机的帕累托多目标优化算法,以降低柴油机漏气量和机油耗为优化目标,通过K-means聚类算法得到3种优化方案。与原机相比,方案A的漏气量降低了3.69 L/min,降幅达23.50%,而机油耗只减少了0.27 g/h;方案B的漏气量和机油耗分别降低了2.55 L/min和0.49 g/h;方案C的漏气量只减小了1.39 L/min,但机油耗降低了0.44 g/h,降幅达12.05%。研究结果表明适当减小顶环开口间隙和二环侧隙和合理的切向弹力可以有效减小漏气量和机油耗,优化结果可为高效清洁的柴油机活塞环组设计提供理论依据。

销孔铜套结构参数对活塞疲劳寿命的影响分析

为了减小热机载荷对活塞疲劳寿命的影响,以一款非道路柴油机为研究对象,建立了活塞疲劳寿命模型,并通过活塞温度场试验验证了模型的准确性。通过单因素试验确定了不同因素的取值范围,并利用Plackett-Burman试验设计分析了各个因素对活塞热–机耦合应力的影响权重及分布规律。将影响权重较大的因素引入Box-Behnken多因素优化算法,以提高活塞疲劳寿命为优化目标,得到销孔铜套最优结构参数。综合研究表明,优化后的方案与原方案相比,热–机耦合应力降低了56.86 MPa,降幅达28.75%;活塞疲劳寿命提高了6.46×109次,提高幅值为448.61%。合理增加铜套水平椭圆度、内侧直径增量、摩擦副之间的摩擦系数和铜套–销间隙,可以有效减少活塞热–机耦合应力,提高活塞的疲劳寿命。

粮食安全背景下耕地保护现状及对策研究——以宜宾市为例

耕地是农业的生命线,是保障国家粮食安全和经济社会稳定发展的根基,保护好耕地对保障粮食安全和农业的可持续发展尤为重要。笔者以宜宾市为例,通过分析宜宾市的自然资源和耕地资源特点,指出宜宾市耕地保护主要存在“非粮化”“撂荒”“农户耕地保护意识差”等现象,从经济收益、三大主体利益不一致性、耕地土壤质量下降等方面进行剖析,进而提出应建立健全耕地保护长效机制、合理规划利用土地、加强耕地监管和恢复、提高农户耕地保护意识等耕地保护措施,仅供参考。

活塞结构对柴油机润滑油消耗的影响分析

结合活塞、缸套工作温度场的实测值,建立了2D25柴油机活塞组件动力学模型,采用正交试验设计方法分析了活塞主要结构参数对活塞组机油耗的影响关系。分析结果表明：对活塞组机油耗影响最大的因素是配缸间隙,其次是活塞头部间隙和活塞销偏心,裙部中凸点位置、裙部刚度和裙部椭圆度对机油耗的影响较小。配缸间隙在0.06～0.09mm范围内,机油耗随着配缸间隙的变化不大;在0.09～0.15mm范围内,机油耗随着配缸间隙的增大而急剧增大。机油耗随着活塞头部间隙的增大而增加,但增幅不是很大。活塞销偏向主承压面0.5mm时机油耗最低,而随着活塞销向主承压面或副承压面偏心量的增加,机油耗增加,但变化幅度较小。

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,较铝合金活塞有最大42.44%的降幅;活塞在沿销轴方向的径向热变形大于垂直于销轴方向的径向热变形,变化幅度的差异导致活塞热变形不均匀性的产生。

活塞顶面热障涂层对活塞热负荷的影响

活塞顶面热障涂层可以有效降低活塞工作热负荷、提高活塞使用寿命。以一款非道路高压共轨柴油机铝合金活塞为研究对象,采用硬度塞测温法试验测试了无热障涂层活塞在最大转矩工况下表面19个特征点的温度值,同时采用等参法建立了活塞有限元仿真分析模型,对比分析了活塞顶面热障涂层对活塞温度场和热应力场的影响。研究结果表明:活塞顶面热障涂层能有效降低活塞头部和环槽区域的工作温度,活塞头部顶面区域温度下降幅度为20~32℃,一环和二环的环槽区域温度下降幅度为15~18℃;但活塞顶面采用热障涂层后,活塞基体顶面黏结层区域的热应力会急剧升高,活塞基体顶面、喉口区域以及边缘棱角处热应力集中现象明显,在活塞顶面喉口黏结层区域最大热应力达到291MPa,易导致热障涂层的剥落失效。

内燃机受热部件热疲劳模拟试验台的研究与开发

通过对内燃机受热部件热负荷、热应力和热疲劳损伤的分析,提出以试验的形式模拟受热部件的实际工作状况,实现对受热部件热疲劳强度、热疲劳寿命和可靠性的试验研究。为此,研究了受热部件热疲劳模拟试验台的组成和发展现状,分析了模拟试验台冷却系统、控制系统、温度检测系统、裂纹检测系统、应力应变检测系统和火焰检测系统的研究方法,对以后的研究具有一定的参考价值。

基于不同热障涂层组合的活塞传热与结构强度研究

热障涂层本身具备较低的热导率,能够有效降低金属基体的温度,对活塞热力性能、抗爆性能及燃烧性能都有着较为显著的改善。以一款四冲程非道路高压共轨柴油机铝合金活塞为研究对象,采用热电偶测温法测试了活塞最大转矩工况下4个特征点的温度值,结合有限元分析方法建立了4种不同组合热障涂层活塞模型,对比分析了活塞温度场、热应力、耦合应力与变形。研究结果表明:涂层能够使活塞顶部温度下降约30℃,能有效减少活塞热损伤。有限元分析方法能够准确地反映活塞顶面温度分布情况,能为结构强度分析提供精确的边界条件。在一定范围内,随着陶瓷层厚度每增加0.05 mm,活塞的最高温度下降约4℃,相比无涂层活塞,最高温度降幅为38~51℃;陶瓷层与金属黏结层之间产生了160~230℃的温差,过大的温差会导致涂层失效,但这种温差会随陶瓷层厚度的减小而减小;随着陶瓷层厚度的变化,涂层活塞热应力与耦合应力具有相同的变化趋势,但不同涂层方案之间活塞热应力、耦合应力、变形的变化较小。

柴油机活塞组件结构参数对其密封性能的影响

以一款非道路高压共轨柴油机为研究对象,结合活塞温度场试验研究,建立了活塞组件运动学模型。着重研究了不同配缸间隙、开口端倒角对柴油机窜气量及缸内润滑油消耗的影响规律,运用响应曲面法分析了活塞环开口间隙对窜气量的影响,在此基础上对顶环及二环开口间隙参数进行优化,得到最优解。分析结果表明:配缸间隙的增大使得润滑油消耗增大,最大增幅为7.54%,配缸间隙对窜气量影响较小。顶环开口端倒角对窜气量影响较为明显,顶环开口端倒角从0增加到1 mm,窜气量增大13%。顶环及二环开口间隙对柴油机窜气量影响具有线性关系,油环开口间隙对柴油机窜气量影响较小。顶环开口间隙0.42 mm、二环开口间隙0.48 mm为最优解,此时窜气量为13.11 L/min。

高压共轨柴油机润滑油消耗特性研究

以某高压共轨柴油机为研究对象,采用硫元素示踪法试验测量了润滑油的消耗情况;通过对活塞和气缸套温度场的试验测试,建立了活塞组件动力学仿真分析模型,计算了柴油机的润滑油消耗随转速及负荷变化的情况;分析了4种主要缸内润滑油消耗途径的润滑油损失量。结果表明,缸套壁面蒸发和活塞顶环甩油在润滑油消耗总量中所占比例较大,分别占比约61.42%~70.56%及29.42%~38.42%;随着柴油机转速及负荷的增加,其润滑油的消耗情况表现为先快速升高,随后略微减少,再快速增加的趋势。

连铸机二冷水控制系统改造

本文介绍了炼钢厂4号连铸机二冷水系统的升级改造过程，在原有控制系统的基础上，通过增加现场调节控制设备，增加PLC内部的PID功能模块，完善PLC程序，使系统由原来较为的简单开环控制系统升级为闭环控制系统。实现了对水量的精确控制，获得铸坯最佳冷却效果，满足了生产工艺需要，降低了漏钢率，提高了铸坯外形质量。

EB炉双拉锭五级油缸控制系统设计

通过对云南钛业公司(以下简称云钛)在用进口EB炉(大型真空钒钛冶炼炉)单拉锭工艺特点及五级油缸控制难点分析,从控制系统软件设计、硬件着手,配套电气系统和控制系统,与原主控系统兼容并接入,得出五级油缸闭环控制系统控制特性,成功的对在用进口EB炉拉锭系统进行研发并升级改造。

柴油机铸铁气缸套黑斑缺陷形成机理与解决方案研究

柴油机铸铁气缸套加工质量要求提高后,在气缸套外壁表现出大量黑斑缺陷,导致废品率上升。以缸套黑斑为研究对象,通过对比实验的方法,对大中型气缸套黑斑缺陷的产生原因进行系统研究,从孕育剂、浇注速度、组织硬化、冷却凝固条件、加工工艺和离心机主轴振动等方面,研究了黑斑缺陷的形成机理。结合黑斑缺陷形成的机理,提出了有效防控措施。结果表明,冷却凝固条件和离心机主轴异常振动直接影响黑斑缺陷的形成;黑斑缺陷显著下降,气缸套铸造废品率恢复正常。