钢顶铝裙活塞裙部破损惯性质量问题分析及改进

配装钢顶铝裙活塞的东风４Ｃ，Ｄ型机车柴油机，当机车走行２０万ｋｍ左右时，相继发生由于活塞裙部破损引起的机破事故，已形成惯性质量问题。本文分析了裙部破损原因，并叙述了从结构，材料，加工工艺等方面对该活塞进行改进的原因。     

在着火运转的柴油机上测量摩擦功率——活塞裙部几何形状的影响

Mahle公司在着火运转的柴油机上进行大量的摩擦试验。介绍并定量揭示影响轿车柴油机活塞裙部摩擦的各种措施。活塞形状对摩擦的影响是由不同的活塞裙部廓线显现出来的，例如降低活塞裙部的刚度能证实活塞结构的适合程度对摩擦性能的影响。此外，还介绍缩小活塞裙部工作表面积对发动机运行特性曲线场摩擦性能的影响。     

内燃机活塞的摩擦分析

研究分析类金刚石碳涂层对活塞销及裙部的减摩效果。采用浮动缸套法和弹性流体润滑仿真方法分析活塞裙部摩擦。试验结果表明，类金刚石碳涂层减小了活塞销对缸套的摩擦，并且在发动机低转速和活塞销偏置较大的条件下效果尤为明显，尤其减小了上止点和下止点附近的摩擦。弹性流体润滑仿真证实，类金刚石碳涂层活塞销能够影响活塞的运动，减小活塞裙部与缸套之间的接触压力。     

活塞裙部型面设计方法分析

活塞裙部型面是活塞设计中特别重要的部位,它影响着活塞与缸套之间的配合间隙以及动力润滑油膜的形成与保持。本文总结了目前活塞裙部型线的设计方法和设计流程:包括类比实验法、函数拟合法、模拟仿真法和数值解析法,以实例详细说明设计过程,为活塞型面设计和结构改进提供了参考。     

230钢顶铝裙组合活塞的研制

介绍了２３０钢顶铝裙组合活塞的结构特点，活塞顶，活塞裙，连接螺栓，螺套以及活塞销的试制工艺；并对各零件的加工要点作了详细说明。     

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。     

MAHLE公司的Ferrocomp活塞的现场试验

自2 0 0 0年4月以来,MAHLE公司的Ferrocomp活塞(即钢/钢组合活塞)通过了定型试验后,目前正在现场成功地运行。该活塞的主要特点是锻钢头与锻钢裙组合。活塞头与裙由1、2或4根螺栓连接,活塞直径由2 0 0至4 80mm不等。这种现代设计的活塞的主要优点为:能承受特别高的峰值气缸压力(>2 5 0巴,1巴=10 5Pa) ;由于采用全部机加工冷却通道,因此有极高的冷却效率;头和裙之间的接触面磨损很少;而且最重要的是,在遭受意外的恶劣运行条件(诸如,滑动面卡死、冷却故障或发生喷油故障)时,能提供非常高的安全裕度。文中将提供在遭受恶劣运行条件后的活塞实例,对这些活塞进行了详细检查,没发现裂纹和其它形式的缺陷。尽管现场反映相当好,MAHLE公司并没固步自封,开发工作仍在向前推进。通过进行发动机之外的试验,进一步寻求磨损率的降低,对活塞定期进行现场铁检,为进一步以三维有限元计算指导设计打下知识基础,包括对活塞和活塞销(由MAULESueko活塞销制造厂提供)的磨损和变形进行详细的测量和分析以及文件资料积累等。对经历了10 0 0 0多工作小时的现场各种活塞的考查显示出这种新型活塞设计的优势。     

16V240ZJ型钢顶铝裙活塞裙部形面的坐标机测量法

介绍了在坐标测量机上测量１６Ｖ２４０ＺＪ型柴油机钢顶铝裙组合活塞裙部形面的方法，提出了确定工件坐标系，选择测量方法及进行数据处理的具体步骤。     

有利于降低发动机燃油耗的活塞裙部表面处理工艺

降低发动机零部件的摩擦,减少其机械损失是降低燃油耗的重要手段。活塞裙部表面涂层及典型的表面处理工艺对降低摩擦及磨损具有重要作用。介绍在活塞裙部形成覆膜的典型工艺,以及各种表面处理工艺和表面改性技术的原理与效果,也阐述新型涂层工艺的实际应用及其发挥的重要作用。     

16V240ZJ柴油机钢顶铝裙组合活塞加工工艺

介绍了１６Ｖ２４０ＺＪ柴油机钢顶铝裙组合活塞的结构特点以及活塞顶，活塞裙的加工工艺。     

活塞的表面处理工艺

对车用发动机来说,降低二氧化碳排放和改善燃油经济性是重要的课题。鉴于发动机活塞要求减轻质量和降低摩擦,介绍了用于活塞第1道环环槽和活塞裙部的表面处理工艺,这些技术有利于活塞的轻量化和降低摩擦。     

机车柴油机活塞裙铝合金材料的研究

根据对国内外4032活塞裙材料检测对比分析，指出了美铝4032活塞裙材料在成分、组织、性能等方面的优势对保证活塞安全运行的重要意义，提出了国内4032材料性能提高的改进建议。     

KSKolbenschmidt公司的新型钢活塞

KSKolbenschmidt公司推出一种轿车发动机用的新型钢活塞。据制造商称，结合采用适配的活塞结构，可降低摩擦功率损失，根据不同用途，这种钢活塞可使发动机燃油耗降低4％。凭借材料优势，可大大缩小活塞裙部和气缸孔之间的安装间隙，进而在怠速和冷态工况点大幅改善噪声特性。2014年，这种轿车用钢活塞将被批量装用在OEM机型上。     

内燃机车柴油机动力系统关键零部件

1柴油机活塞柴油机活塞、活塞环和气缸套是柴油机的心脏。活塞从制造方法而青，有锻造与铸造之分；从材料与种类而言，主要有铝活塞、钢活塞、整体球铁活塞和钢顶铁裙、钢顶铝裙组合式活塞等。衡量活塞的制造水平，一般有几个方面：     

240/275系列柴油机钢顶铝裙组合活塞裂损分析及解决对策

240/275系列柴油机钢顶铝裙活塞在铁路机车提速、重载后出现了活塞裙裂损事故,严重损害了活塞的寿命和可靠性。针对这一问题,开展了一系列研究和试验工作:以可靠性理论为指导,进行了活塞失效模式分析;创建了基于接触的组合活塞、活塞销、连杆的传力模型并进行了多方案有限元数值仿真;找到了原型活塞失效原因,研制并批量生产了新结构钢顶铝裙活塞。新结构活塞运用情况良好,相当数量的活塞经受住了机车走行60万km以上的考核。     

内燃机活塞表面处理技术的开发

对内燃机活塞实施表面强化处理可提高活塞早期性能，简化活塞的接触状态调试、磨合等试运转过程，提高活塞的耐热胶着性、耐磨损性，以及发动机输出功率。介绍了本田技术研究所在活塞裙部形成具有吸附、保持润滑油作用的覆膜的新方法，阐述了在覆膜材料设计方面所作的精心考虑，如配合粒子及其配合量的选定、树脂的选定等。经试验之后，开发出一种全新的活塞表面强化处理工艺，并验证实施该表面处理工艺的活塞可获得良好的经济性和技术效益。     

16V240ZJ柴油机钢顶铁裙活塞的研制

钢顶铁裙活塞是目前柴油机领域的最新结构设计，其连接螺孔布置得均匀合理；活塞顶采用了不带避阀穴的浅ω形燃烧室；活塞裙部为中凸椭圆柱面，连接组件由柔性螺柱、弹性套和螺母所组成，保证了连接的可靠。在该活塞的研制中，进行了有限元计算分析，燃烧室优化选型，温度场测试、扭振计算分析、单缸机性能试验和多缸机多项台架试验等。装有该活塞的１６Ｖ２４０ＺＪＥ型样机顺利地通过了ＵＩＣ １０ｈ、ＯＲＥ３６０ｈ以及６０００     

活塞铝裙材料LD11微观组织的分析

利用光学显微镜，场发射扫描电镜及透射电镜，分析了柴油机活塞铝裙材料的微观组织，得出活塞铝裙微观组成相是：Ａｌ合金基体＋Ｓｉ相＋Ｍｇ２Ｓｉ＋ＧＰ区。     

240柴油机活塞铝裙的微观组织结构与延伸率

利用光学显微镜、场发射扫描电镜及透射电镜，分析了２４０柴油机活塞铝裙的微观组织结构，得出其组成相是：Ａｌ合金基体＋Ｓｉ相＋Ｍｇ２Ｓｉ，探讨了铝裙微观组织结构与延伸率的关系。     

提高球铁活塞裙铸件表面质量的研究

研究了铸造原辅料、熔炼工艺及浇注系统等对球铁活塞裙铸件表面质量的影响。通过严格控制原辅料,优化铸造工艺和熔炼工艺等措施,有效地防止了表面夹渣的形成,取得了良好的效果。