發(fā)電柴油機(jī)活塞環(huán)主要起到密封、導(dǎo)熱、布油、刮油的作用,船用發(fā)電柴油機(jī)連續(xù)運(yùn)行時(shí)間超長(zhǎng),活塞環(huán)與缸套的可靠潤(rùn)滑十分重要。本文以4L20船用發(fā)電柴油機(jī)為研究對(duì)象,通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)測(cè)量并計(jì)算得到了其在1 000 r/min不同負(fù)荷狀態(tài)下的運(yùn)行數(shù)據(jù),在Excite pr中建立活塞環(huán)-缸套動(dòng)力學(xué)潤(rùn)滑仿真模型,得到了其在運(yùn)行過(guò)程中活塞環(huán)的徑向受力、外工作面的最小油膜厚度、軸向摩擦損失與不同負(fù)荷下活塞環(huán)外工作面軸向摩擦損失的變化情況,為船用發(fā)電柴油機(jī)的運(yùn)行管理提供參考依據(jù)。 

【文章來(lái)源】：艦船科學(xué)技術(shù). 2020,42(17)北大核心

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【部分圖文】：

活塞環(huán)在徑向方向上受力示意圖Fig.1Theschematicdiagramoftheforcesexertedonthepistonringintheradialdirection

FH=x2x1(τ1+τ2)dx。(11)τ1τ1x1x2式中：，為剪切因子，與潤(rùn)滑油黏度、油膜壓力、摩擦表面相對(duì)速度等因素有關(guān);，分別表示油膜起始點(diǎn)和終止點(diǎn)，由求解雷諾方程邊界條件獲得。摩擦損失功耗滿足關(guān)系式：P=μF。(12)式中：P為摩擦損失功耗。2建立活塞環(huán)-缸套動(dòng)力學(xué)潤(rùn)滑仿真模型在Excitepr中建立活塞環(huán)-缸套動(dòng)力學(xué)潤(rùn)滑仿真模型，主要包括缸套、活塞、第1道氣環(huán)、第2道氣環(huán)、油環(huán)、活塞銷和連桿。其中活塞、活塞環(huán)為彈性體單元，活塞環(huán)與缸套間為油膜潤(rùn)滑。2.1柴油機(jī)主要參數(shù)本文以4L20船用發(fā)電柴油機(jī)為研究對(duì)象，其主要參數(shù)如表1所示。表14L20船用發(fā)電柴油機(jī)主要參數(shù)Tab.1Mainparametersof4L20marinedieselgenerator參數(shù)數(shù)值參數(shù)數(shù)值沖程數(shù)4缸徑/mm200缸數(shù)4曲柄半徑/mm166轉(zhuǎn)速/r·min11000潤(rùn)滑油型號(hào)SAE15W-402.2活塞環(huán)型線與參數(shù)第1道環(huán)槽的深度為9mm，高度為4.09mm；第2道環(huán)槽的深度為9mm，高度為4.08mm；油環(huán)環(huán)槽的深度為8mm，高度為6.08mm。2道氣環(huán)為形狀參數(shù)相同的桶面環(huán)，油環(huán)為組合油環(huán)，氣環(huán)桶面與油環(huán)刮油刃桶面型線使用指數(shù)函數(shù)擬合，活塞環(huán)型線與參數(shù)如圖2和圖3以及表2和表3所示。2.3缸內(nèi)壓力通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)測(cè)量并計(jì)算得到1000r/min時(shí)各負(fù)荷狀態(tài)下4L20船用發(fā)電柴油機(jī)的缸內(nèi)壓力曲線，本文使用25%和100%負(fù)荷下的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，圖4為2種負(fù)荷下缸內(nèi)壓力曲線。3計(jì)算結(jié)果及分析3.1100%負(fù)荷下活塞環(huán)徑向受力如圖5所示,第1道氣環(huán)受燃燒室內(nèi)氣體力影響最大，環(huán)背面受到的氣體壓力遠(yuǎn)大于徑向彈力（1181N），在壓縮行程末期，隨著缸內(nèi)氣體的壓縮，活塞環(huán)受到的氣體力增大，膨脹行程初期，缸內(nèi)氣體燃燒，第1道氣環(huán)背面受到的氣體壓力達(dá)到峰值，外工作面受表2氣環(huán)參數(shù)Tab.2Theparametersofgasring?

FH=x2x1(τ1+τ2)dx。(11)τ1τ1x1x2式中：，為剪切因子，與潤(rùn)滑油黏度、油膜壓力、摩擦表面相對(duì)速度等因素有關(guān);，分別表示油膜起始點(diǎn)和終止點(diǎn)，由求解雷諾方程邊界條件獲得。摩擦損失功耗滿足關(guān)系式：P=μF。(12)式中：P為摩擦損失功耗。2建立活塞環(huán)-缸套動(dòng)力學(xué)潤(rùn)滑仿真模型在Excitepr中建立活塞環(huán)-缸套動(dòng)力學(xué)潤(rùn)滑仿真模型，主要包括缸套、活塞、第1道氣環(huán)、第2道氣環(huán)、油環(huán)、活塞銷和連桿。其中活塞、活塞環(huán)為彈性體單元，活塞環(huán)與缸套間為油膜潤(rùn)滑。2.1柴油機(jī)主要參數(shù)本文以4L20船用發(fā)電柴油機(jī)為研究對(duì)象，其主要參數(shù)如表1所示。表14L20船用發(fā)電柴油機(jī)主要參數(shù)Tab.1Mainparametersof4L20marinedieselgenerator參數(shù)數(shù)值參數(shù)數(shù)值沖程數(shù)4缸徑/mm200缸數(shù)4曲柄半徑/mm166轉(zhuǎn)速/r·min11000潤(rùn)滑油型號(hào)SAE15W-402.2活塞環(huán)型線與參數(shù)第1道環(huán)槽的深度為9mm，高度為4.09mm；第2道環(huán)槽的深度為9mm，高度為4.08mm；油環(huán)環(huán)槽的深度為8mm，高度為6.08mm。2道氣環(huán)為形狀參數(shù)相同的桶面環(huán)，油環(huán)為組合油環(huán)，氣環(huán)桶面與油環(huán)刮油刃桶面型線使用指數(shù)函數(shù)擬合，活塞環(huán)型線與參數(shù)如圖2和圖3以及表2和表3所示。2.3缸內(nèi)壓力通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)測(cè)量并計(jì)算得到1000r/min時(shí)各負(fù)荷狀態(tài)下4L20船用發(fā)電柴油機(jī)的缸內(nèi)壓力曲線，本文使用25%和100%負(fù)荷下的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，圖4為2種負(fù)荷下缸內(nèi)壓力曲線。3計(jì)算結(jié)果及分析3.1100%負(fù)荷下活塞環(huán)徑向受力如圖5所示,第1道氣環(huán)受燃燒室內(nèi)氣體力影響最大，環(huán)背面受到的氣體壓力遠(yuǎn)大于徑向彈力（1181N），在壓縮行程末期，隨著缸內(nèi)氣體的壓縮，活塞環(huán)受到的氣體力增大，膨脹行程初期，缸內(nèi)氣體燃燒，第1道氣環(huán)背面受到的氣體壓力達(dá)到峰值，外工作面受表2氣環(huán)參數(shù)Tab.2Theparametersofgasring?

【參考文獻(xiàn)】：
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