活塞环−缸套贫油润滑特性仿真分析

为研究柴油机在贫油润滑状态下活塞环−缸套摩擦副的润滑特性,以活塞环−缸套摩擦副为研究对象,基于平均雷诺方程和微凸体接触模型,建立活塞环−缸套摩擦副一维混合润滑模型,并在该模型的基础上,根据来流油膜厚度计算贫油状态润滑域,得到贫油润滑模型。通过贫油润滑模型,对不同载荷、不同频率、不同贫油程度对润滑油膜厚度、摩擦力、摩擦因数等参数的影响进行仿真。结果表明:在贫油润滑时油膜厚度分布规律与富油润滑时的分布规律类似,但油膜厚度与润滑区宽度均小于富油润滑;微凸体承载力占比增大,动压润滑效应被削弱,摩擦因数增大。

基于热机耦合的国-Ⅴ柴油机活塞强度及变形数值分析

建立了国-Ⅴ柴油机活塞、活塞销、连杆和缸套等的有限元模型;利用非线性有限元软件ABAQUS分别计算了该柴油机活塞在最大热负荷工况下的温度场和热机耦合工况下的变形和应力,确定了活塞的最大热负荷区和最大应力区,并对活塞和缸套的接触应力进行了分析。模拟结果表明:活塞喉口部位承受最大热负荷,其温度为321.6℃,低于活塞材料的极限温度;在热机耦合工况下活塞裙部的最大应力为58MPa、最大变形为0.1mm,都在可接受范围之内;同时,活塞与缸套的最大接触应力为29.4MPa,在许用应力范围内。通过上述对国-Ⅴ柴油机活塞强度及变形的分析,可以判定此活塞结构能够满足设计要求。

基于热机耦合的柴油机活塞热应力及疲劳寿命分析

通过建立活塞裙部型线、活塞优化后的燃烧室及内冷油道等的有限元模型,采用PERMAS软件计算了优化后的活塞在标定工况下的温度场和热机耦合应力,分析了活塞的疲劳寿命,并测量了800h热冲击试验后,活塞环槽、活塞外圆尺寸等尺寸和型线的变化情况。结果表明:活塞高温区域主要分布在活塞顶部,最高温度约为301℃,在活塞材料许用范围内;第一环槽的表面平均温度为194℃,低于润滑油结焦温度230℃;增加了20%喷油量时,活塞的表面温度仍可满足设计要求。在活塞受到热机耦合作用时,活塞向主推力面方向倾斜,主推力面受力较大,约为44N/mm2,活塞销座表面最大应力值区域主要分布在后端销孔上侧,约为98N/mm2,应力值均在许用范围内。活塞疲劳寿命最低的部位在活塞燃烧室底部及燃烧室喉口,理论寿命分别为6.9和7.7,800h热冲击试验后,活塞环槽、销孔、活塞环槽底径、活塞外援尺寸等尺寸变化均较小,活塞外圆型线和椭圆型线变化不大,能够满足使用要求。

8E160柴油机活塞组热负荷及机械负荷耦合分析

采用活塞、活塞环和气缸套耦合的方法对 8E16 0型柴油机的活塞、活塞环、气缸套进行了三维温度场分析。以此为基础 ,对活塞组进行机械负荷和热负荷的耦合分析 ,计算了活塞耦合应力场 ,以深入了解活塞的热负荷状态及综合应力分布情况 ,进而为完成降低热负荷、改善应力分布的改进设计和进一步强化奠定了理论基础。讨论了 8E16 0型柴油机活塞和活塞销的三维有限元分析过程 ,并将本次温度场分析所采用的活塞组—气缸套耦合模型与活塞单一模型作了比较 ,结论为前者加载负荷的试算量比后者大大减少 ,并且精度高。

三维有限元法预算活塞工作温度和应力

本文以算例的方式介绍了在柴油机先期设计阶段采用三维有限元法预算活塞工作温度和应力的基本思路及其成效。文中还就活塞顶面传热边界条件问题提出了一种简便而有效的预算模型，期望有助相关研究工作的进一步开展。

6E160柴油机活塞组有限元三维耦合分析

为提高 6E1 60柴油机的可靠性 ,采用三维有限元分析的方法对活塞、活塞环、气缸套和活塞销进行了组合分析 ,对活塞组进行了机械负荷和热负荷的耦合分析 ,计算了活塞的温度场和耦合应力场 ,以深入了解活塞的热负荷状态及综合应力分布情况 ,进而为完成降低热负荷、改善应力分布的改进设计和进一步强化奠定理论基础 .为提高温度场的分析精度 ,采用了活塞组 -缸套耦合模型进行分析 。

气压烧结氮化硅陶瓷活塞顶

本工作研究了添加稀土氧化物的反应烧结氮化硅，在高氮气压力下的气氛加压烧结性能；制备出高温性能优良的氮化硅陶瓷材料；使用此种材料研制成功了内腔为梅花型的氮化硅陶瓷活塞顶，在无水冷柴油机中规定的工艺条件下，通过４００ｈ台架耐久考核试验后，又装入大客车中，完成１２０００ｋｍ以上的道路试验．

高升功率柴油机铸铁活塞的设计与计算分析

分析了内燃机升功率对活塞热负荷及机械负荷的影响，明确了活塞变形是造成活塞机械应力集中的主要影响因素的观点，提出了采用大内冷油道薄壁框架结构并配合短活塞销，以减小活塞变形并强化活塞顶部冷却，从而降低并协调活塞热负荷及机械负荷的新设计思路。将此设计思路应用于高升功率柴油机铸铁活塞的结构设计中，并对新设计活塞进行了三维接触问题的有限元计算分析。

柴油机活塞铝合金材料低频蠕变规律研究

在低频热及机械载荷作用下，柴油机活塞铝合金材料的蠕变与静态变载荷蠕变以及高频动态蠕变 相比，无论在数值上还是在变化规律上都有很大的差别。本文通过对铝合金材料低频蠕变试险结果及 种实用蠕变理论的分析，建立了能反映铝合金材料低频蠕变规律的计算模型，并通过对模型参数优化结 果值的分析，得到了载荷频率对蠕变的影响规律。

柴油机活塞异形销孔结构设计与疲劳试验的综合性研究

针对某高负荷柴油发动机活塞在试验中出现销孔磨损及机油粘结的现象,基于对销孔表面承载和混合润滑模型的分析,提出了优化销孔表面应力分布的曲面设计方法。设计了6种不同幂指数函数销孔型面,利用数值模拟方法进行了活塞销孔的第三主应力分布对比,用于确定销孔的优化设计方案,并利用发动机试验进行了对比考核。分析及试验结果表明,采用合适的幂函数形式的活塞销孔型面结构可有效的均衡应力分布,达到了实现销孔动力润滑的目的。

内燃机铸造铝活塞顶部裂损失效分析

借助于扫描电镜、光学显微镜对内燃机铸造铝活塞顶部破裂原因进行了失效分析,通过对失效铝活塞化学成分的测定、宏观断口及显微组织的观察,确定工件内部存在严重的质量问题。分析认为,明显变质不良的缺陷组织、较多的长针状Fe相夹杂物和集中分布的鱼骨状Fe相夹杂物的存在,是导致构件在服役时早期失效碎裂的主要原因。

铝硅钛多元合金在柴油机活塞中的应用

用铝矿直接除铁电解工艺生产的铝磋钛多元合金，其主要成分为铝、硅（３％～１０％）和钦（０．４％～２．０％），此外，还有总量为０．１％的Ｋ、Ｖ、Ｇａ、ＲＥ、Ｎａ和Ｃａ等多种微量元素．用铝硅钛多元合金直接熔配的铸造铝—硅合金，具有良好的耐热性和耐磨性。用这种合金浇注的活塞，其本体强度σｂ＝２２９～２４４．７ＭＰａ，σｂ３００℃＝９５．５ＭＰａ，体积稳定性≤０．０２５％，均优于常用活塞合金ＺＬ１０８、６６—１等。因此，铝硅钛合金是一种理想的活塞材料．

润滑油中加入纳米氧化铝对缸套-活塞环摩擦副摩擦磨损特性的影响

在普通CD40润滑油中加入纳米氧化铝,研究了在不同载荷条件下对缸套活塞环摩擦副摩擦磨损特性的影响；用铁谱仪对试验油样进行了磨粒分析；用原子力显微镜对缸套试样表面的微观形貌进行了测试；用LAS-3000型表面分析系统对磨损表面进行了成分分析。结果表明：缸套-活塞环摩擦副在含纳米氧化铝的润滑油作用下,表现出优越的抗摩减磨性能,其效果随载荷的增大而增强；在高载荷作用下缸套试样表面形貌有了明显的改观,减小了摩擦阻力,降低了摩擦因数。

柴油机活塞用铝合金材料烧蚀性能研究

利用所建的烧蚀试验装置模拟活塞在柴油机气缸内的环境,考核了活塞用铝合金材料的烧蚀性能,并对铝合金材料的烧蚀机理及烧蚀模型进行了探讨。研究结果表明:表面温度对铝合金材料烧蚀的影响最显著,气流冲刷角度、燃气速度对烧蚀的影响则依次减弱;铝合金材料的烧蚀机制是熔化烧蚀和气流剥蚀两方面的共同作用。对铝合金材料的烧蚀过程进行了数值计算,并将计算得到的烧蚀率与试验结果进行了比较,结果吻合较好。

基本数字图像差分法在活塞热裂纹自动检测的研究

模拟、自动试验技术在活塞热冲击可靠性的研究上已得到充分应用,但热裂纹的观测仍然依靠人工进行,因而不能及时、准确地获取裂纹扩展情况。通过在现有的试验台架上安装图像监控系统,采用基于联合灰度级分布的动态图像差分法,有效避免了光照的影响,得到热冲击过程中裂纹的扩展信息,为热损伤的量化分析提供了方法。

钢顶球铁裙组合活塞的三维接触分析

以 16V 2 80ZJA型柴油机钢顶球铁裙组合活塞为对象 ,建立了活塞钢顶 -球铁裙 -连接螺钉 -活塞销四体接触计算模型 .采用该模型对组合活塞在预紧工况、最大惯性力工况、最大气体爆发压力工况下进行了三维有限元分析 ,根据Von -Mises屈服条件对活塞疲劳强度进行分析 .计算结果与该活塞在预紧工况与最大压缩工况下的应力应变实验结果进行了对比 ,以确定活塞受力薄弱环节 ,从而改进组合活塞的结构设计 .

活塞式发动机轴系的耦合振动

本文指出了发动机曲轴系统的一些耦合振动的基本事实，简述了研究耦合振动的各种模型及各耦合参数的确定方法，给出了曲柄在载荷作用下的变形分析结果及三个实际轴系的扭振引起的轴向振动的计算与实测结果对比。作者还指出，己往孤立地研究曲轴轴系的扭转．轴向和横向三种振动法揭示某些实际振动现象，因此以耦合的观点来研究轴系振动是必要的．

基于储测技术的活塞瞬态温度和应力测量

内燃机的活塞工作在高温高压的环境下,其温度的准确测量一直是困扰研究人员的技术难题.由于自身的缺陷,传统的测量方法很难测得不同工况下的温度及温度的变化.在内燃机台架试验过程中,利用计算机多通道存储测试技术,对活塞温度和应力进行了实时测量,得到了活塞温度和应力随内燃机工作过程变化的波形.验证了计算机存储测试技术完全可以满足内燃机受热零件在高温、高压、强冲击振动环境下的动态测试要求.证明了其应用于内燃机零部件动态测量的可行性和有效性.同时,测量的活塞温度和应力波动结果能为研究活塞热负荷提供依据.

组合活塞铸铁活塞裙破断实例分析

发电用的某型中速柴油机，发生过多起活塞裙破断事故。为查明活塞裙破断的原因，对活塞裙的断口、材质、装配应力、应力集中情况等进行了分析研究。研究结果表明，铸铁活塞裙的破断，主要原因是材质的强度和活塞裙的刚度不足，运行时在应力集中部位诱发裂纹所引起的。

磨合添加剂对内燃机缸套珩磨的影响

利用MPX-2000型盘销式摩擦磨损试验机,研究了磨合添加剂T301和T321及其复配后对20钢缸套的珩磨效果;采用SHIMADZU SSX-550型扫描电子显微镜观察20钢试件的磨损表面形貌。结果表明:两种磨合添加剂添加量在质量分数为20%时,缸套的磨损量最大,并且添加T321时的磨损量是添加T301的3倍;在完成的实验中,T301和T321复配的最佳比例为10%T301+10%T321;磨合添加剂对20钢缸套的珩磨主要发生的是摩擦化学(腐蚀)磨损。