活塞销偏置对非道路柴油机振动与噪声的影响研究

基于发动机活塞运动方程及柔性多体动力学理论,运用模态综合方法对机体和曲轴进行模态缩减,建立了活塞动力学计算及整机多体动力学仿真模型,通过模态试验对有限元仿真模型的准确性进行验证。仿真分析了不同活塞销偏置量对活塞动力学及发动机振动噪声的影响规律,结果表明:随着活塞销负偏置量的增加,压缩上止点附近的活塞敲击时刻提前,敲击能量逐渐减小。不同活塞销偏置方案下,发动机机体、汽缸盖罩、油底壳、齿轮室罩及飞轮壳均在二阶谐次下振动较剧烈,当活塞销偏置-1.6 mm时,振动最剧烈。随着活塞销负偏置量的增加,各部件表面辐射声功率级先减小后增大,在1/3倍频带500～1 250 Hz中心频率的表面辐射声功率级较大,活塞销偏置-0.4 mm时声功率级最小。综合活塞动力学、振动及噪声特性的分析结果,此发动机的活塞销负偏置设计值应取0.4～0.8 mm最好。     

基于EMD分解和BP神经网络的发动机故障诊断

本文对发动机缸盖振动信号进行EMD分解,求出各分量的能量作为特征参数,应用BP神经网络算法对发动机活塞销不同程度的故障进行识别。实验结果表明:基于EMD分解和BP神经网络能够对发动机活塞销不同程度的故障进行识别。     

活塞销偏置对活塞二阶运动的影响研究

运用计算机辅助设计技术和有限元方法,对内燃机活塞的热变形和弹性变形进行了分析,得到研究所需的活塞裙部热态型线和活塞刚度矩阵.在考虑活塞热变形和弹性变形的基础上,使用AVL软件Glide模块分析了不同活塞销偏置量下的活塞二阶运动情况.分析结果表明,活塞销偏置量对活塞摆动影响显著.最后,从噪声控制角度出发,选择-0.5mm作为合理的活塞销偏置量.     

活塞销材料对活塞应力的影响

利用ANSYS对活塞和连杆进行有限元分析,确定活塞上的最大应力集中点和最大变形量,然后时活塞和活塞销替换不同的材料在同一工况下进行试验.找出不同材料对活塞的最大应力的变化,从中找出对活塞产生应力最小的活塞销材料,利用优化设计和有限元计算相结合的技术,以求活塞质量性能得到进一步优化设计.     

镶嵌销孔衬套的活塞结构强度分析

采用镶嵌衬套的方案,解决销孔裂纹、销座碎裂等实际问题。采用锻铝合金材料设计了4种不同径向厚度的衬套,用ANSYS通用分析软件,对镶嵌衬套后的活塞进行了结构强度分析,结果表明:采用锻铝合金衬套可以有效解决销孔、活塞销座部位应力分布比较集中的问题,能够使活塞的应力分布更加均匀。     

内燃机活塞销的应力、应变计算分析

内燃机活塞工作时顶部承受很大的气体压力,它们通过活塞销座传给活塞销,再传给连杆。因此活塞销必须有足够的强度和耐磨性,随着内燃机不断强化,对活塞销强度的要求越来越高,对其进行强度分析也显得更为重要,特别是为活塞销开发提供理论支持;采用有限元分析软件计算模拟的方法在经验数据及基础理论的基础上建立计算模型对活塞销进行进行应力、应变计算分析,并通过相关试验结果进行模型验证;结果表明在气缸爆发压力16.5MPa条件下,活塞销材料满足强度与变形要求。     

不同活塞销孔衬套-活塞销摩擦副匹配性能研究

活塞销孔衬套-活塞销是柴油机重要的摩擦副之一,其匹配性能的优劣直接影响使用寿命和动力特性。为探讨不同制备工艺的活塞销孔衬套与柴油机在用活塞销的匹配性能,将分别采用挤压和旋压工艺制备的活塞销孔衬套,以及进口衬套分别与柴油机在用活塞销匹配,在摆动摩擦副摩擦磨损试验台进行承载、抗咬合和耐磨损性能试验。试验结果表明：制备工艺对摩擦副匹配性能具有一定的影响;从摩擦扭矩、摩擦温度、宏观形貌和磨损量4个方面分析,相同工况下挤压衬套承载极限、抗咬合性能和耐磨损性能均优于旋压衬套,具备对标进口衬套的能力,可为国内活塞销孔衬套的选配提供参考。     

CNG发动机活塞热-机耦合应力分析

随着CNG发动机不断地向着高速化、大功率的方向发展,使得活塞销座由于应力集中而引起疲劳裂纹。为此,设计了一种新型弧面衬套活塞销座,对衬套进行了运动分析和装配条件分析。通过有限元方法分析了活塞在机械载荷、热-机耦合载荷条件下的应力分布状态。研究结果表明:在机械载荷作用下,新型活塞-衬套的Mises应力比原活塞降低了25.3%,新型活塞销座最大Mises应力比原活塞降低了27.9%,新型活塞销座的接触应力比原活塞降低了35.4%。活塞在热-机耦合载荷作用下的应力状态与在机械载荷作用下的结果相似,活塞应力状态都有很大改善。装配有衬套的活塞销座的应力分布更加的均匀,更容易形成润滑油膜。因此,该结构具有降低活塞销座应力、提高润滑能力和提高活塞销座的疲劳寿命的优点。     

发动机活塞销孔受力分析及改善

活塞是发动机中最重要的零部件之一,工作中要承受周期性热负荷和机械负荷冲击,活塞的工作状态直接决定着发动机的使用寿命,高温、高压的工作环境使承载最大机械应力的活塞销孔部位面临着更大的考验。随着发动机性能的日益提高,活塞所承受的燃气压力和惯性力不断增大,作为支撑部分的活塞销孔负荷显著增加,在最高燃烧压力下,活塞销轴和销孔都会发生弯曲变形,活塞销与活塞销孔之间的摩擦还产生着高温负荷。因此有必要对活塞销孔处进行有限元分析,通过改变销孔的几何结构来改善应力分布情况,降低销孔内侧应力集中,提高活塞的承载能力。     

重型高速柴油机活塞销座强度分析与优化

活塞体在实际工作条件下承受着复杂的热机耦合载荷,其耐久性对整机可靠性有着决定性的影响。在重卡柴油机中活塞销座和裙部作为主要承受机械负荷的区域,需要详细分析其温度场、变形、应力和润滑状态。文中利用试验结合有限元方法获得活塞、缸套的冷、热态型面,建立某重卡柴油机的活塞-销-缸套-连杆组的弹性耦合动力学分析模型,通过弹流润滑模型得出活塞销座轴承的润滑状态,进一步分析销孔表面的动态变形、应力场,并对活塞体在机械负荷下的高周疲劳强度进行校核。仿真计算结果与故障件模式一致性较好。为了优化活塞销座处的强度安全系数,采用该分析方法对不同的销孔型面方案进行了对比和评价。在发动机详细分析与故障诊断阶段,利用该分析流程可对活塞体的机械强度性能进行较好的把握与评价。     

异形销孔加工及控制方法研究

简述了采用活塞异形销孔的必要性及其结构特点。提出一种新型活塞异形销孔数控加工方法，该方法采用一个基于压电陶瓷驱动的柔性铰链机构来实现镗刀的径向微位移。分析了柔性铰链加工误差对镗杆微位移误差的影响，着重讨论了压电陶瓷驱动器磁滞现象的消除方法。结果表明压电陶瓷驱动的柔性铰链微动机构能够满足异形销孔的加工要求。     

活塞销疲劳寿命预测的研究

疲劳破坏是活塞销的主要失效形式。对活塞销进行了载荷分析、利用APDL语言建立了有限元分析模型。理论计算了活塞销的疲劳安全系数。基于有限元结果结合Goodman单轴、Sinse多轴修正的名义应力算法,计算预测了活塞销的疲劳寿命。进一步利用FE-SEFE软件进行了单轴、多轴两种方法的疲劳寿命预测,验证该活塞销满足疲劳设计要求,理论验证了FE-SEFE软件在预测高周疲劳寿命的可行性。     

活塞销精密磨削后存在的问题及对策

活塞销精密磨削后存在着表面粗糙度值高的重大质量难题，文章以切削理论和磨削理论为基础，结合工厂活塞销生产实际，对活塞销精密磨削后表面粗糙度值高的原因进行了分析和研究，并提出了解决的具体方法。     

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。     

活塞销偏置对润滑油消耗的影响

基于润滑油消耗机制,以某型12v柴油机为研究对象,建立活塞组件动力学仿真模型,分析活塞销偏置方式和活塞销偏置量对于润滑油消耗的影响.结果表明:活塞销偏置方式总体趋势是使润滑油的消耗减少,窜油和甩油得到明显改善,其中活塞销偏副推力侧(Anti-Thrust Side,ATS)对润滑油的消耗减少的效果最好;活塞销偏置量对润...     

Investigation on lubrication condition of piston pin in real engine block with ultrasonic technique

In situ observations of variations in the lubrication conditions between a piston pin and a pin boss in a real automotive engine block operating under low rotational speeds, such as during activation of the engine, were carried out by measuring the echo height detected by an ultrasonic probe installed into the cylindrical piston pin. It was possible to estimate the oil film thickness directly within an accuracy of 1 µm by the echo height ratio reflected from the piston pin surface. The amplitude of the reflected wave (echo height) under the condition including an air bubble was higher than that without an air bubble, and the phase of the wave approached that of the dry condition. It thus became possible to detect cavitation between the piston pin and the pin boss. In particular, cavitations were continuously observed at the anti‐thrust side in the upstroke under 300 rpm operation. However, it was at least clarified that the lubrication condition in the thrust side of the piston pin supporting a load under a stable condition was sufficient to maintain safe operation, since a continuous oil film without a cavity was formed at the thrust side even for a low rotational speed. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

发动机活塞销孔结构强度分析及改善对策研究

运用ANSYS分析软件计算活塞的机械应力与变形,得出活塞销孔内侧应力集中,变形较大.并在此基础上,提出了活塞的结构改进措施,采用了在活塞销孔内嵌入铸铝青铜衬套.使得活塞销孔内侧的应力趋向均匀,改善了销孔的应力集中现象,降低了销孔表面应力峰值,达到了预期的效果.     

连杆动应力及疲劳寿命分析

连杆在发动机中直接与活塞销、曲轴连杆轴颈相连接,它们之间通过弹性接触传递力。所以,活塞销、曲轴连杆轴颈决定了连杆的受力分布情况。采用有限元分析中的接触法对某型号发动机的连杆进行有限元分析,得出接触面之间的压力分布情况、连杆的应力分布情况及连杆变形情况,并对连杆的疲劳强度进行校核。     

基于支持向量机的机械活塞疲劳信号检测方法

为避免机械活塞工作疲劳导致设备出现故障的问题,提出基于支持向量机的机械活塞疲劳信号检测方法。首先对机械活塞结构及工作原理进行分析,了解机械负载状态下活塞产生疲劳信号的原因,获取与疲劳信号相关的参数;然后将这些参数代入活塞理论损伤模型中,建立描述疲劳信号释放过程的疲劳损伤模型;最后在模型拟合端结合支持向量机,对疲劳信号进行分类,实现机械活塞疲劳信号的精准检测。试验结果表明,所提方法检测效率高、检测率高,具有一定应用价值。