柴油机设计理论与实践(1)——柴油机设计所需的基础理论要点

<正> 一、往复式发动机的机械力学 1.筒形活塞与十字头式活塞 由图1来看,大概筒形活塞形状简单,工作原理易于理解,然而希望设计者不要忘记十字头式活塞的作用原理。 由于活塞体代替了十字头导块,则可认为活塞是一个园柱形的十字头。因此,筒形活塞润滑很重要,如设计不当,将会因活塞     

柴油机设计理论与实践(2)——柴油机设计所需的基础理论要点

<正> 3.活塞速度 (1) 活塞平均速度(Cm) 活塞平均速度用下式表示: (米/秒) 式中: S=2r=冲程(米) n=转速(转/分) C的用途有: a) 是用来表示柴油机性能的重要参数之一。 b) 用来计算通过进、排气阀的空气量和气体的平均速度。已知通过进气阀的空气流速就能判断柴油机的性能。     

对西德MTU公司331柴油机活塞组设计的评论

<正> 西德MTU公司331系列柴油机缸径165毫米,冲程155毫米,转速为2000～2400转/分,单缸功率85～120马力,根据上述技术参数换算至活塞的比负荷为0.39～0.56马力/厘米~2;气缸内最大爆发压力Pz=130巴,运转指数达到102.30～147.31米~2/分~2(一般为120米~2/分~2)。它表明活塞组的热负荷和作用在柴油机零件上的机械负荷均较严重。为此,该公司     

柴油机活塞数据库设计与开发

利用Access建立了一个内燃机数据库,库中包含了柴油机活塞数据表,其中主要设计参数包括压缩高度、活塞总高度、销径、销长度等。利用VC编程实现对数据库的管理,根据设计需要可以将活塞各主要参数之间的关系显示在坐标图上,可直观地分析得出结论,从而提高活塞设计效率。     

车用柴油机的活塞设计研究

首次提出了车用柴油机活塞的设计可分为基本结构设计、强度设计和运动设计三个部分。阐述了各个设计部分与发动机结构、性能间的内在联系；提出了各个部分的设计要点；揭示了评价活塞综合技术水平的指标。     

高强化柴油机组合活塞温度场的三维数值模拟

在对PA6—280柴油机的钢顶铝裙组合式活塞的热负荷状况进行分析的基础上,建立了该型活塞的三维热分析模型,并借助于强大的有限元分析软件ANSYS5 5计算分析了活塞的热负荷,得到了与测量结果相吻合的三维温度场。数值结果为进一步进行柴油机活塞的结构改进和优化设计提供了依据。     

对柴油机活塞摩擦力的分析

<正> 从摩擦力测量曲线图中可得出以下结论:1、润滑油的温度对活塞的摩擦损失有很大影响。2、活塞摩擦力不会增加到与发动机转速成正比的程度。3、在膨胀冲程中,由于活塞的敲击所引起的高负荷增加了摩擦力。但由于持续时间短,故其总的损失不大。4、活塞的     

x2110N型柴油机活塞设计

本设计选择x2110N型柴油机作为研究对象,针对发动机内部的活塞组与连杆组展开设计。首先确定x2110N型柴油机基本参数,其次查阅柴油机设计手册根据柴油发动机的基本参数及类型确定该型号柴油机相关的参数设计标准,并基于此对x2110N型柴油机的活塞进行参数设计,最后对不同的设计参数完成公式校核并确定涉及可行性,最终设计出密封性能好、稳定性高、质量轻的发动机活塞连杆组。     

6120柴油机拉缸的成因

<正> 我公司汽车队自1988年以来投入使用10余台丹东产黄海牌大客车,其配套发动机为杭州产6120柴油机。从1990年～1992年,先后有4台车5次发生发动机拉缸事故,行驶里程分别为25000～50000km,其中2次严重拉缸导致活塞和气缸报废。最严重的一次使气缸从橡胶封水圈处破碎;缸壁刮痕严重,台阶处粘附着活塞脱落的熔块。活塞头部烧损严重,熔块脱落形成的凹沟深达1.5mm,最宽处达7.0mm;第1道气环因积炭、结胶和活塞头部熔着的作用完全卡死在环槽内;第2道和第3道气环的损坏情形依次减轻;油环正常。另一次严重拉缸与上述情况相似;其余3次也程度不同地呈现出上述情形。因此,这些拉缸故障是典型的烙着磨损现象。     

重型汽车柴油机活塞销用钢及表面处理技术

阐述了活塞销的受力特点和断裂特征,并对重型汽车柴油机活塞销用钢的主要技术特性进行研究分析。对16Mn Cr5渗碳钢的纯净度、淬透性、带状组织及活塞销热稳性能和装机等进行性能试验。通过改善钢的纯净度、减轻带状组织、优化渗碳淬火和表面加工工艺,活塞销的强度和尺寸稳定性大大提高,从而使16Mn Cr5渗碳钢制活塞销满足重型汽车柴油机高可靠性和高疲劳寿命的性能要求。     

高强化柴油机活塞异型销孔结构设计与试验研究

针对高强化柴油机活塞,研究了网格数量和活塞销孔棱缘耦合应力的收敛性关系,进行了精确的活塞耦合应力计算;研究了异型销孔结构对活塞应力分布的影响规律;根据耦合应力计算结果,选定异型销孔位置和形状,设计双侧圆锥形异型销孔并进行耦合应力计算,与圆形销孔结构活塞对比可知,异型销孔结构可以大幅度降低销孔棱缘的应力集中,活塞的承载能力有所提高。利用活塞销孔疲劳试验机进行异型销孔活塞的疲劳试验,试验完成1.0×107个循环,活塞销孔表面接触良好,说明双侧圆锥形异型销孔的结构设计满足发动机可靠性要求。     

柴油机钢活塞的摩擦特性

据预测,卡车柴油机功率的提高会进一步增加铸铁活塞和钢活塞的需求量,因而对活塞的润滑状态进行了研究。采用浮动衬套法对铸铁活塞和钢活塞的摩擦特性进行了测量分析,为了便于比较,也给出了传统铝活塞的摩擦特性。为了分析活塞的摩擦特性及研究中的新发现,对活塞的二阶运动也进行了测量分析。研究结果表明,铸铁活塞在压缩上止点为边界润滑状态,其原因可能是活塞与气缸套间隙过大导致活塞倾斜角度过大,钢活塞由于裙部机油润滑充分,在上止点及下止点处于流体润滑状态。     

重载柴油机活塞的结构设计

<正>在重载柴油机上,活塞的工作可靠性很大程度上是取决于活塞的结构设计。本文编译自联邦德国马勒(Mahle)公司论文集上有关活塞结构设计的文献,力图在活塞结构型式、材料、主要尺寸、冷却油腔、环槽镶圈、销座设计以及结构强度试验等诸方面对马勒公司的研究成果作一较系统的介绍,以供从事活塞设计和研究的专业人员参考。     

设计参数对液压自由活塞柴油机性能的影响分析

简要介绍了液压自由活塞柴油机的工作原理、动力学仿真模型,通过仿真计算和试验研究,详细分析了设计参数对该柴油机性能的影响规律,获得了影响液压自由活塞柴油机活塞运动规律的主要参数,为压缩比控制、活塞运动规律控制提供了参考依据,为所研制的液压自由活塞柴油机原理样机设计提供理论指导。     

柴油机修理知识讲座(续6)

<正> 4.活塞销的修理 对于“半浮动式”活塞销,如果磨损不大,将销子转过180°调头装,能在一定程度上减缓活塞销及销孔的磨损。由于固定式活塞销只在一边钻有固定螺钉孔,所以不能调头使用。 用千分尺测量活塞销外径,若磨损值超差或表面有刮痕和裂纹时均应更换,应保证新销外径和衬套内径有0.03～0.07mm的间隙。     

高速柴油机用TopWeld~钢活塞

燃油经济性法规要求进一步减小活塞的摩擦和提高热效率。将活塞材料由铝改成钢能在这两方面都得到改善。此外,钢材料的特性可提高活塞的强度、坚固性和耐久性。所有这些好处都能在比铝活塞更小的压缩高度下得以实现。因此,尽管材料密度有所增加,活塞质量可以减小。鉴于钢活塞与铝活塞一样,需要对燃烧室凹坑和环槽区域进行冷却,马勒公司采用1种创新的金属连接技术——激光焊接来形成冷却通道。TopWeld~#174;理念能提供较好的设计灵活性,这是其他任何焊接工艺所无法匹敌的。这种设计灵活性对于复杂的燃烧室几何形状尤为有利,而现代柴油机采用复杂的燃烧室结构是满足燃油经济性和排放要求的必须手段。     

高强化柴油机铝合金活塞承载特性研究

重点研究某高强化柴油机铝合金活塞在典型服役工况下温度和应力随时间和载荷的变化行为,明确热机械载荷作用下活塞的承载规律,为活塞寿命预测模型建立提供依据,同时为材料研制提供载荷约束。首先建立了活塞有限元分析模型,利用温度及应力测试数据对模型进行了标定,进而基于该模型计算了标定工况稳态条件下以及怠速工况与标定工况交替变化条件下活塞温度和应力的变化规律。仿真结果表明:在工作循环内,活塞顶面温度波动幅值在28℃以内,由此引起的热应力波动幅值达到35 MPa左右,因此在活塞疲劳寿命预测时工作周期内高频热负荷的影响不可忽略;燃烧室喉口在热载荷作用下呈现压应力,在机械载荷下呈现拉应力,热机耦合载荷会导致沿销孔方向出现拉应力,沿主副推力面方向呈现压应力;在怠速工况与标定工况交替变化条件下,活塞喉口载荷变化最明显,应力与温度的变化率相关,应力幅值较高,该区域易发生低周疲劳损伤。     

基于柴油机考核工况的活塞高周疲劳寿命预测

针对柴油机台架耐久性试验规范规定的柴油机考核方法及工况,建立了多工况循环载荷作用下活塞高周疲劳寿命预测流程;采用Abaqus有限元分析软件建立活塞温度及应力计算模型,通过与试验数据对比进行模型标定,计算了各工况下活塞温度场及应力;采用Femfat软件考虑温度场及各种修正因素的影响对活塞单工况下高周疲劳寿命进行预测,采用双线性累积损伤准则对柴油机考核工况下活塞疲劳寿命进行预测。结果表明:采用双线性累积损伤准则可便捷地进行多工况周期性载荷下活塞高周疲劳寿命预测;活塞冷却油腔位置处寿命最低,但可满足柴油机考核使用要求。     

改善柴油机性能和使用寿命的复合合金活塞

<正>改善的中型Titin卡车装有Mazda公司的SL型3.5升直喷式增压柴油机,这台柴油机采用了一种新型复合合金活塞材料,其性能和寿命都有显著地改善。Mazda公司声称:该发动机的功率提高了10%以上,磨损减少20％,活塞寿命提高了二倍,与通常的铝体带耐蚀镍合金环槽的活塞相比,每一个活塞的重量减轻约10％。     

基于摩擦磨损的柴油机活塞裙部型面设计

通过对国Ⅵ柴油机活塞裙部型面进行设计研究,并结合有限元和活塞动力学仿真计算,得出不同型面设计对活塞裙部侧向力、接触压力、敲击动能和磨损载荷等的影响。结果表明:采用叠加幂函数纵向型线结合修正变椭圆的活塞裙部外圆型面使活塞裙部磨损载荷降低了约47.3%,对优化裙部磨损效果十分明显。通过1 000h耐久试验,验证了仿真分析的精度和型面设计的先进性。