活塞裙部的润滑分析及活塞系统2阶运动的研究

基于平均流量模型分析了活塞裙部的润滑问题，并且与活塞运动方程结合，求解了活塞系统２阶运动的轨迹，探讨了活塞结构参数对２阶运动的影响，计算和比较了在不同参数下活塞裙部的摩擦力。

内冷油腔对高强化内燃机活塞2阶运动的影响

采用硬度塞测量活塞表面温度,借助有限元分析获得活塞的温度场和变形量,并进一步采用动力学软件研究内冷油腔冷却和内腔喷油冷却对活塞在缸内2阶运动和受力的影响。结果表明,与内腔喷油冷却相比,采用内冷油腔冷却时活塞的温度梯度和热变形量减小,摆角和横向位移幅值增大,由此引起的活塞与缸套之间的峰值作用力减小,活塞的热负荷降低,预期的疲劳寿命延长;同时,摩擦、磨损、侧向力和裙部压力等也明显改善。

配缸间隙对活塞组动力学和摩擦学特性的影响

为降低活塞-缸套摩擦损失和柴油机整机振动,以TBD620V16型柴油机为研究对象,考虑液动润滑及粗糙接触等因素,建立活塞组动力学模型及整机动力学模型,计算不同配缸间隙的摩擦损耗及整机振动响应。基于模型的活塞组动力学计算结果表明,活塞-缸套连接副的摩擦损失随配缸间隙的增加,先减小后略有增大,活塞敲击能量随配缸间隙的增加持续增大。基于模型的整机振动响应计算结果表明,整机振动幅值随配缸间隙的增加而持续增大,且活塞敲击对振动的中高频部分影响较大。综合考虑配缸间隙对柴油机摩擦及整机振动的影响发现,应在保证良好润滑的前提下选取最小的配缸间隙,以减小整机的振动响应。

缸套振动求解及其对活塞裙润滑性能影响分析

建立了考虑缸套振动的活塞动力学和混合润滑耦合模型,并使用Broyden算法对缸套振动特性进行求解。在综合考虑活塞裙部及缸套的表面粗糙度、弹性变形、接触等因素对活塞裙部润滑性能影响的基础上,使用Broyden算法求解缸套振动特性,并研究缸套振动对活塞2阶运动、活塞裙部润滑性能的影响。结果表明:做功冲程缸套的振动位移以及加速度最大,且随着转速的增加,位移响应幅值增大;与不计缸套振动相比,计入缸套振动的活塞2阶运动速度出现剧烈振荡,局部油膜压力幅值以及最小油膜厚度会明显波动,平均摩擦功耗增加。

内燃机缸压调整后活塞的优化设计

针对某柴油机试验后出现活塞火力岸及缸孔拉伤失效问题,使用AVL EXCITE Piston&Rings软件建立了活塞组件动力学分析模型,对活塞2阶运动进行研究,并针对不同活塞销孔偏心、裙部及头部型线优化方案进行对比,得到了最优的改进方案,并成功解决活塞及缸套拉伤失效问题。当活塞热负荷增大或2阶运动动作幅度增大时,应适当加大火力岸的直径缩减量,这样对预防火力岸和缸套发生接触有利。

基于ADAMS的往复发动机敲缸故障仿真研究

基于多刚体系统动力学方法和非线性弹簧阻尼接触模型,在ADAMS中对含活塞-缸壁间磨损间隙的曲柄滑块机构进行动力学建模及动态仿真。研究该机构在考虑外载荷、构件惯性力、重力、材料接触刚度及阻尼等条件存在时,不同程度磨损下的活塞接触动力学响应,计算并比较了磨损间隙条件下的活塞侧推力、拍击力及活塞2阶运动特性参数等数据;阐明了运动副间隙引起活塞敲缸现象的发生机理。该工作为内燃机配缸间隙的选择、磨损间隙的故障诊断及振动控制提供了参考依据。