基于预补偿的缸孔型线优化设计及其密封特性研究

以某非道路高压共轨柴油机为研究对象,建立了螺栓–缸盖–缸垫–缸套–机体装配耦合模型,采用仿真分析与测试相结合的方式研究了工作状态下的缸套热机耦合失圆变形。基于缸套变形结果设计了锥形、瓶颈形、纺锤形、椭圆形、椭圆纺锤复合形5种具有不同型线特征的异形缸套预补偿方案,研究了不同异形缸套的热机耦合变形量、傅里叶变形幅值及其密封与摩擦性能。研究结果表明,在第三缸的101.8 mm截面处,椭圆形方案的最大径向变形量比原机缸套减小了15.42%;椭圆形缸套的窜气量与原机缸套相比减小了1.34%,其他方案的窜气量均比原机缸套大;与原机缸套相比,纺锤形缸套和椭圆纺锤复合形缸套的机油消耗量减小了21.36%。

不同载荷下缸套失圆变形对活塞–缸套摩擦副密封性能与摩擦功耗的影响研究

以非道路高压共轨柴油机干式缸套为研究对象,采用仿真与测试相结合的方法,在热态、热态预紧、热态预紧过盈、热机耦合和热机耦合过盈工况下对比研究了载荷变化对缸套综合变形特征的影响规律,研究了不同缸套变形特征对活塞–缸套摩擦副的机油消耗量、窜气量及摩擦损失的影响规律。研究结果表明,在热态工况下,摩擦损失功最大,为1.09 kW;在热态预紧工况下,机油耗最大,为4.29 g/h;在热态预紧过盈工况下,窜气量最大,为15.71 L/min。在热态工况下施加预紧力,摩擦损失功减小,机油耗和窜气量增大,继续施加缸套过盈载荷,摩擦损失功和窜气量增大,机油耗减小;在热机耦合工况下施加缸套过盈载荷,摩擦损失功、机油耗和窜气量均增大。

非道路高压共轨柴油机干式缸套预紧变形研究

通过建立缸盖-缸垫-机体-干式缸套装配耦合模型,在预紧工况下进行装配模型的静力分析,利用V-INCOMETER轮廓测量仪对柴油机缸套预紧变形进行测试,验证有限元模型的准确性;采用仿真分析与傅里叶分析方法,研究了不同螺栓预紧力对缸套径向和轴向变形的影响.研究表明:在相同预紧力作用下,最大变形位置出现在1、4缸缸套上部,1、4缸的预紧变形量大于2、3缸预紧变形量,1至4缸的变形图呈对称分布.在主推力面和次推力面方向受力均匀,缸套变形量较小;对缸套变形贡献较大的是4阶、6阶变形,缸套2阶以上最大变形幅值为5μm, 2阶变形主要影响缸套中部,4阶变形主要影响缸套上部;随着预紧力的增加,不会改变缸套的变形特征,但会增加缸套的收缩变形;预紧力的大小主要影响傅里叶1、3、6阶变形幅值.