針對(duì)某柴油機(jī)鋁活塞摩擦磨損研究,利用Pisdyn動(dòng)力學(xué)分析軟件對(duì)活塞的不同裙部壁厚、裙部形線(xiàn)以及銷(xiāo)孔偏心的裙部摩擦磨損以及由二階運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的活塞與缸套之間的敲擊動(dòng)能、裙部最大接觸壓力和累計(jì)磨損等進(jìn)行模擬分析計(jì)算。結(jié)果表明,該發(fā)動(dòng)機(jī)活塞裙部形線(xiàn)對(duì)活塞摩擦損失、敲擊動(dòng)能影響最大,銷(xiāo)孔偏心和裙部厚度的影響相對(duì)較小。 

【文章來(lái)源】：內(nèi)燃機(jī). 2020,(03)

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

活塞裙部壁厚設(shè)計(jì)

哪騁磺?蛟諭獠吭厝?共坑敫滋狀τ諏魈宥?θ蠡?刺??荷的作用下抵抗彈性變形的能力，活塞剛度是研究本活塞裙部形線(xiàn)設(shè)計(jì)為中凸橢圓型面，與缸活塞動(dòng)力學(xué)必須考慮的重要條件，剛度的表達(dá)公式套之間形成楔形油膜，因?yàn)榛钊共繖E圓度和底端如式（1）所示。間隙對(duì)活塞的二階運(yùn)動(dòng)等影響相對(duì)較小，現(xiàn)只更改1裙部上端間隙，隨間隙增大最大敲擊能量逐漸增式中，P是作用在活塞裙部某一區(qū)域表面的大，但是隨著間隙的增大摩擦損失有減小的趨勢(shì)，力；δ表示裙部由于受力而產(chǎn)生的變形量K則表現(xiàn)設(shè)計(jì)方案P、P、P如圖2所示。123示裙部某一區(qū)域的剛度，國(guó)際單位是牛頓每米（N/m）。在低轉(zhuǎn)速、低負(fù)荷工況下，活塞裙部剛性較低時(shí)摩擦也較小，但是裙部剛度過(guò)小會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足、磨損加劇、摩擦損失增大，甚至發(fā)生永久變形導(dǎo)致裙部與氣缸壁的接觸惡化。裙部剛度隨著裙部壁厚的增加而增加，但是裙部剛度過(guò)高會(huì)使活塞重量增加導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲增大、會(huì)導(dǎo)致裙部[7]接觸壓力增大甚至引起拉缸風(fēng)險(xiǎn)。在活塞材料已經(jīng)選定的情況下，活塞的剛度大小及分布主要由活塞裙部結(jié)構(gòu)來(lái)決定，本活塞1.3活塞銷(xiāo)孔偏心設(shè)計(jì)裙部設(shè)計(jì)通過(guò)調(diào)整活塞裙部壁厚的方式形成不同的活塞銷(xiāo)孔偏心設(shè)計(jì)是影響活塞二階運(yùn)動(dòng)的重裙部結(jié)構(gòu)，方案為T(mén)、T、T，具體方案如圖1、123要因素之一，通過(guò)將活塞銷(xiāo)孔中心線(xiàn)相對(duì)活塞軸線(xiàn)表1。偏置的設(shè)計(jì)，減小活塞在燃燒上止點(diǎn)換向時(shí)刻對(duì)缸套的敲擊以及活塞裙部所受的側(cè)向力。通過(guò)改善活塞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，從而降低活塞噪聲振動(dòng)、裙部摩擦磨損以及裙部接觸壓力等，但是銷(xiāo)孔偏心設(shè)計(jì)不合理，會(huì)導(dǎo)致活塞敲擊噪聲過(guò)大進(jìn)而導(dǎo)致缸套穴蝕的風(fēng)險(xiǎn)。活塞銷(xiāo)孔向次推力側(cè)偏置為正偏心，向主推力側(cè)偏置為負(fù)偏心�；钊N(xiāo)孔向?

度，而銷(xiāo)孔偏心3的影響相對(duì)最小，僅從摩擦損失角度考慮活塞裙部摩擦損失最低方案為：T/P/PO。2222.2活塞動(dòng)力學(xué)分析2.2.1活塞動(dòng)力學(xué)分析邊界條件應(yīng)用Pisdyn動(dòng)力學(xué)分析軟件對(duì)活塞裙部壁厚方案、裙部形線(xiàn)方案以及銷(xiāo)孔偏心方案進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，活塞動(dòng)力學(xué)分析計(jì)算中，除了建立活塞組的實(shí)體模型，還需要輸入邊界條件：一是活塞的溫度嘗熱變形及物理特性；二是缸套的溫度嘗熱變[12]形及物理特性；三是氣缸內(nèi)氣體壓力�；钊诟邷厝�?xì)獾淖饔孟聝?nèi)部形成溫度梯度發(fā)生熱變形，活塞的溫度場(chǎng)及裙部熱變形如圖3所[13-15]示，通過(guò)有限元分析計(jì)算得到。2.2.3活塞敲擊動(dòng)能缸套的熱變形量和氣缸內(nèi)氣體壓力曲線(xiàn)如圖動(dòng)力學(xué)分析計(jì)算得到活塞敲擊動(dòng)能如圖7所4、5所示。示，敲擊動(dòng)能正交實(shí)驗(yàn)直觀(guān)分析結(jié)果如表4所示，在這3種因素及3種水平中，活塞裙部形線(xiàn)對(duì)敲擊動(dòng)能影響最大，其次是銷(xiāo)孔偏心，而裙部厚度的影響相對(duì)最小，僅從敲擊動(dòng)能角度考慮活塞敲擊動(dòng)能最小方案為：T/P/PO。3232.2.2活塞裙部摩擦損失動(dòng)力學(xué)分析計(jì)算得到活塞裙部摩擦損失如圖6所示，采用正交實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)3個(gè)因素各3種水參數(shù)123145308190020001300~150018項(xiàng)目缸徑/mm行程/mm額定功率/kW-1額定轉(zhuǎn)速/（r·min）最大扭矩/（N·m）-1最大扭矩轉(zhuǎn)速/（r·min）設(shè)計(jì)爆發(fā)壓力/MPa表2發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能參數(shù)01.503.014.516.017.52軸向位置/mm-61.0×10-61.8×10-62.6×10熱變形/mm（a）活塞溫度場(chǎng)（b）活塞裙部熱變形圖3活塞的溫度場(chǎng)和熱變形圖4缸套熱變形05.9811.9517.9323.90軸向位置/mm-60.4×10-61.2×10-62.0×10熱變形/mm20

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3485621