針對某柴油機鋁活塞摩擦磨損研究,利用Pisdyn動力學分析軟件對活塞的不同裙部壁厚、裙部形線以及銷孔偏心的裙部摩擦磨損以及由二階運動導致的活塞與缸套之間的敲擊動能、裙部最大接觸壓力和累計磨損等進行模擬分析計算。結果表明,該發(fā)動機活塞裙部形線對活塞摩擦損失、敲擊動能影響最大,銷孔偏心和裙部厚度的影響相對較小。 

【文章來源】：內燃機. 2020,(03)

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

活塞裙部壁厚設計

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設計為中凸橢圓型面，與缸活塞動力學必須考慮的重要條件，剛度的表達公式套之間形成楔形油膜，因為活塞裙部橢圓度和底端如式（1）所示。間隙對活塞的二階運動等影響相對較小，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，力；δ表示裙部由于受力而產(chǎn)生的變形量K則表現(xiàn)設計方案P、P、P如圖2所示。123示裙部某一區(qū)域的剛度，國際單位是牛頓每米（N/m）。在低轉速、低負荷工況下，活塞裙部剛性較低時摩擦也較小，但是裙部剛度過小會導致結構強度不足、磨損加劇、摩擦損失增大，甚至發(fā)生永久變形導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，但是裙部剛度過高會使活塞重量增加導致發(fā)動機噪聲增大、會導致裙部[7]接觸壓力增大甚至引起拉缸風險。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構來決定，本活塞1.3活塞銷孔偏心設計裙部設計通過調整活塞裙部壁厚的方式形成不同的活塞銷孔偏心設計是影響活塞二階運動的重裙部結構，方案為T、T、T，具體方案如圖1、123要因素之一，通過將活塞銷孔中心線相對活塞軸線表1。偏置的設計，減小活塞在燃燒上止點換向時刻對缸套的敲擊以及活塞裙部所受的側向力。通過改善活塞運動平穩(wěn)性，從而降低活塞噪聲振動、裙部摩擦磨損以及裙部接觸壓力等，但是銷孔偏心設計不合理，會導致活塞敲擊噪聲過大進而導致缸套穴蝕的風險�；钊N孔向次推力側偏置為正偏心，向主推力側偏置為負偏心�；钊N孔向?

度，而銷孔偏心3的影響相對最小，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活塞動力學分析2.2.1活塞動力學分析邊界條件應用Pisdyn動力學分析軟件對活塞裙部壁厚方案、裙部形線方案以及銷孔偏心方案進行動力學分析，活塞動力學分析計算中，除了建立活塞組的實體模型，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；三是氣缸內氣體壓力�；钊诟邷厝細獾淖饔孟聝炔啃纬蓽囟忍荻劝l(fā)生熱變形，活塞的溫度場及裙部熱變形如圖3所[13-15]示，通過有限元分析計算得到。2.2.3活塞敲擊動能缸套的熱變形量和氣缸內氣體壓力曲線如圖動力學分析計算得到活塞敲擊動能如圖7所4、5所示。示，敲擊動能正交實驗直觀分析結果如表4所示，在這3種因素及3種水平中，活塞裙部形線對敲擊動能影響最大，其次是銷孔偏心，而裙部厚度的影響相對最小，僅從敲擊動能角度考慮活塞敲擊動能最小方案為：T/P/PO。3232.2.2活塞裙部摩擦損失動力學分析計算得到活塞裙部摩擦損失如圖6所示，采用正交實驗的方法對3個因素各3種水參數(shù)123145308190020001300~150018項目缸徑/mm行程/mm額定功率/kW-1額定轉速/（r·min）最大扭矩/（N·m）-1最大扭矩轉速/（r·min）設計爆發(fā)壓力/MPa表2發(fā)動機主要性能參數(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（b）活塞裙部熱變形圖3活塞的溫度場和熱變形圖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】：
期刊論文
[1]基于摩擦磨損的柴油機活塞裙部型面設計[J]. 陳麗,李劍光,趙文斌,熊培友,辛峻峰.  車用發(fā)動機. 2018(04)
[2]高強化柴油機活塞裙部型線對拉缸的影響[J]. 劉濤,張希衛(wèi),熊培友.  內燃機與動力裝置. 2018(02)
[3]基于瞬態(tài)分析的柴油機活塞疲勞壽命預測[J]. 何盼攀,劉建敏,王普凱,劉艷斌,康琦.  車用發(fā)動機. 2017(05)
[4]基于動力學模擬的汽油機活塞裙部剛度研究[J]. 熊培友,孫曉,邢小兵,王亮,李鋒剛.  內燃機與動力裝置. 2016(06)
[5]發(fā)動機活塞銷孔偏心對摩擦磨損影響的研究[J]. 熊培友,章健,劉世英,林風華.  內燃機工程. 2017(03)
[6]活塞結構剛度對動力學性能影響的研究[J]. 章健,劉世英,李輝,熊培友,陳延鵬.  內燃機工程. 2017(02)
[7]基于熱機耦合的柴油機活塞熱應力及疲勞壽命分析[J]. 許廣舉,李銘迪,趙洋,陳慶樟,李學智.  內燃機工程. 2017(02)
[8]降低活塞摩擦的技術[J]. 金井昌二,彭惠民.  國外內燃機. 2013(03)

博士論文
[1]內燃機活塞裙部減磨降阻仿生形態(tài)設計與研究[D]. 吳波.吉林大學 2015
[2]高強化內燃機活塞的摩擦磨損設計[D]. 楊振宇.北京理工大學 2014

碩士論文
[1]活塞裙部摩擦磨損及敲擊能量的模擬研究及參數(shù)優(yōu)化[D]. 趙高巖.江蘇大學 2017
[2]活塞裙部結構研究及其對發(fā)動機性能的影響[D]. 陳延鵬.山東理工大學 2016



本文編號：3485621