新型复合活塞环气密性仿真与静态试验的研究

介绍了新型复合活塞环的静态仿真理论依据,对活塞环建立了气密分析模型,模拟计算了新型复合活塞环与传统活塞环的密封特性和相同状况下的静态试验研究。结果表明,新型复合活塞环压力维持时间是传统活塞环的1.63倍,密封性能提高了14%。同时模拟计算了装有新型复合活塞环某单缸机转速为,时活塞环所受的摩擦力,计算结果弥补了静态试验的不足。

复合活塞销——轻量化设计新概念

在现代汽车发动机中,运动件的摆动质量和惯性力必须保持在尽可能低的水平。较低的摆动质量不仅是保证发动机运行平稳性的基础,而且会对部件的可靠性和寿命有很大影响。曲柄连杆机构的摆动质量越小,部件的振动越弱,零件的摩擦和磨损越小。活塞销的质量约占摆动质量的10%-30%,减轻活塞销的质量对减少摆动质量会产生较大的影响。MAHLE公司新开发的复合活塞销是将1个铝芯棒压入钢套管内,它能使汽油机和轿车柴油机的活塞销质量分别减轻约20%和30%。由于活塞销的生产应该保持简单和经济,所以该新型活塞销在制造过程中采用了1种成型工艺。介绍该复合活塞销的设计原则、制造工艺和特性。

气缸复合活塞及其制造工艺

气缸是一种重要的气动元件。我国目前制造的气缸活塞主要由金属活塞、橡胶密封件及其它附件组成不仅结构复杂、制造成本高,而且使用寿命短。图1为某厂制造的一种气缸的结构图。联邦德国KACO公司制造的复合活塞把橡胶密封和活塞做成一个整体,不仅结构简单、制造成本低,而且可使气缸在苛刻的条件下工作,特别是在润滑不良的情况下,提高寿命,减少摩擦力和脉动。图2是这种复合活塞的结构。左边只有一个密封唇,是单向作用活塞,右边是双向作用活塞。在密封唇和导向部分有许多沟槽,可存贮润滑油,即使气缸水平放置时,也能保证润滑良好,因为许多轴向排列的隔条阻止润滑油向下流动。这种复合活塞在金属圆片两侧包覆一层薄橡胶层,不仅防腐蚀,而且在装配活塞杆时不必再用密封。

新型复合式活塞环漏气量的试验与仿真

本文介绍了新型复合式活塞环的静态建模仿真原理和研究方法,对新型复合式活塞环建立了漏气分析理论模型,模拟计算了传统活塞环与新型复合式活塞环漏气量,并进行了相应的静态试验研究,新型复合式活塞环的漏气量比传统活塞环小0.322×10-4kg/s到1.887×10-4kg/s;新型复合式活塞环的漏气截面只有传统活塞环的1/5左右;从漏气截面曲线还可以看出,新型活塞环不仅气密性良好,而且稳定性和可靠性也优于传统活塞环。

新型复合式活塞环气密性的数值仿真

数值仿真是研究活塞环组性能最经济、最有效的手段。对提出的一种新型复合式活塞环进行了气密性能的建模分析和与之相对应的漏气量建模分析,两种结果相互吻合,并在这一结果的基础上对某型号柴油机进行动态压缩压力仿真,所得到的动态压缩压力满足该机型的实际使用状况。

新型复合式活塞环气密性的动态试验研究

介绍了新型复合活塞环的结构和密封机理,提出了一种实验方法并依据此方法成功搭建了试验台架,对新型活塞环和传统活塞环的气密性进行了实验对比。总体来看,随着转速的增加,新型活塞环压缩行程漏气量与传统活塞环相比,平均降低值为8.03×10^(-5) kg/s。

复合隔热组合活塞结构设计及优化

提出一种采用空气和隔热衬垫复合隔热的钢顶铝裙活塞,其中活塞顶、隔热衬垫和铝裙通过4个对称螺栓连接.为了解该活塞结构特性,开展组合活塞热边界分析,并进行活塞温度场仿真与试验测试对比,揭示空气隔热腔及隔热衬垫对整体活塞温度场的影响.结果表明:经活塞环槽区输出的热流减小约为20%,后续进行组合活塞机械应力及接触面压对比分析,验证了仿真模型的有效性.在此基础上进一步开展活塞热机应力分析,针对隔热衬垫与活塞顶接触面应力状态较差的部位,通过组合活塞结构匹配优化降低了结构应力幅值、改善了应力分布,其中应力幅值降低约为50%,据此最终完成复合隔热组合活塞设计.

活塞环复合镀铬参数的试验确定

活塞环复合镀铬是在铬层基体内镶入硬质颗粒以增强耐磨性能和耐高温性能的技术。在形成复合镀层过程中,有许多参数需要进行控制。本文针对主要的影响参数进行了试验总结,并给出了相应的参数控制范围。

机车活塞环抗磨损性能试验研究

用CETR摩擦磨损试验机对机车镀铬活塞环和铬陶瓷复合镀层活塞环的摩擦学性能进行了试验研究,试验结果表明,这2种活塞环虽然摩擦因数基本一致,但铬陶瓷复合镀层活塞环的磨损量不到镀铬活塞环一半,对应缸套磨损量也有所降低,其磨损机理为轻微磨粒磨损,缸套少量块状剥落,明显优于镀铬活塞环。铬陶瓷复合镀层活塞环具有的优良耐磨性能,可在铁路内燃机车上得到推广应用。

离心铸造初生Si及Si/Mg_2Si颗粒增强铝基复合材料的组织与性能

采用离心铸造方法制备初生Si颗粒单独增强A1-18Si初生Si／Mg2Si颗粒混合增强A1-18Si-5Mg铝基复合材料活塞。研究内浇12尺寸、浇注温度、模具温度、离心转速对A1-18Si-5Mg活塞的组织的影响，测试两种离心铸造活塞的硬度和耐磨性能，并与重力铸造A1-18Si活塞进行性能对比。结果表明：内浇口厚度尺寸为8mm，浇注温度为770℃，模具温度为400℃，离心转速为800r／min时，离心铸造获得成形效果好且无铸造缺陷的A1-18Si、A1-18Si-5Mg活塞，活塞项部及环槽区分别偏聚有大量的初生Si颗粒和初生Si／Mg2Si颗粒，而活塞裙部为无颗粒的基体组织。离心铸造Al-18Si-5Mg活塞在顶部及环槽的硬度比离心铸造A1．18Si活塞的提高了10％，前者的耐磨性能略优于后者；离心铸造A1-18Si-5Mg活塞顶部及环槽的硬度比重力铸造A1-18Si活塞的提高了10％-20％，且前者的平均磨损量仅为后者的60％-68％．

活塞镶圈结合质量的快速超声检测方法

针对活塞毛坯在机加工后存在内部镶圈松动、结合层开裂的实际问题,设计并研制了一套镶圈结合质量快速超声检测系统。检测原理是:设计专门叶片式探头,采用超声穿透检测方式对活塞镶圈上、下结合质量进行扫描,采集透射超声波能量特征值,结合实验和理论推导建立结合质量与声衰减关系模型,实现结合质量的表征,并同步采集检测位置信号进行结合质量图形化重构。结果表明,该系统具有更高的检测精度,适用于直径≤220 mm的各种活塞成品检测。

Jaeger法测定液体表面张力系数实验装置的改进

农业生产上经常会遇到要研究液体表面张力,测量表面张力系数的问题。为此,对Jaeger法测定液体表面张力系数的实验原理、方法及仪器进行了分析研究;同时,对实验装置进行了改进,设计了复合活塞加压装置,使其更容易控制气泡生成速度,实现了无水加压。同时,应用扩散硅气体压力传感器测量压强,实现了非电量电测、数字显示、直观易读,能够更准确地测得气泡最大压强,提高了液体表面张力系数的测量精度。

TL630两级推料离心机在我公司小苏打扩产项目中的应用

通过对连云港碱业有限公司小苏打扩产项目中TL630两级推料离心机的运行进行分析和探讨,针对国产离心机在小苏打生产中使用的实际效果进行研究,总结经验,希望对国内小苏打的生产有所帮助。

复合隔热结构活塞界面材料接触热阻实验研究

复合隔热结构活塞是一种新型的高功率密度柴油机活塞,其结构由多种材料组合而成,而材料间的界面接触热阻会对活塞的隔热效果产生影响。本文基于稳态热流法搭建测量接触热阻实验装置,分别对钛合金与耐热钢之间的接触热阻和耐热钢与铝合金之间的接触热阻进行了测量,并对试验的误差进行分析,确定试验过程中界面热阻的最大测试误差为5.81%,研究了活塞工况下的压力和温度对材料界面接触热阻的影响.结果表明:相同压力下,随界面温度的升高接触热阻呈下降趋势.在界面压力较小条件下,温度的变化对接触热阻影响比较明显。相同温度下,材料接触界面处的压力越大,其接触热阻值就越小,但是在不同的温度阶段,接触热阻减小幅度不同.同样的载荷与温度条件下,耐热钢和铝合金的界面接触热阻比钛合金和耐热钢材料组合的接触热阻小.

燃气涡轮发动机的效率

为保持铁路的高竞争力和投资吸引力,需要对机车的动力装置进行持续的完善,其中首先必须要减少燃油消耗以满足生态安全的远景要求。分析了燃气涡轮发动机在效率和外形尺寸等方面的优劣势,提出采用复合式自由活塞发动机来作为机车远景动力装置。