活塞敲擊是柴油機(jī)主要的振動(dòng)和噪聲源,其主要原因是活塞在其與缸套的間隙中做橫向和偏擺的二階運(yùn)動(dòng),因此研究活塞設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)活塞二階運(yùn)動(dòng)的影響,優(yōu)化活塞動(dòng)力學(xué)特性,對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)減振降噪具有重要意義。以某非道路四缸高壓共軌柴油機(jī)為研究對(duì)象,建立活塞動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型以及整機(jī)多體動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型,通過機(jī)體和曲軸的模態(tài)試驗(yàn),驗(yàn)證了有限元模型的準(zhǔn)確性;采用正交設(shè)計(jì)方法,研究了活塞銷偏置量、活塞裙部中凸點(diǎn)位置、配缸間隙對(duì)活塞動(dòng)力學(xué)、整機(jī)振動(dòng)與噪聲的影響。研究結(jié)果表明:活塞配缸間隙對(duì)活塞敲擊能量、活塞敲擊力、活塞所受力矩影響最大;對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)噪聲敏感性分析顯示,活塞銷偏置是影響發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)與噪聲性能的關(guān)鍵因素。

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【部分圖文】：

圖1活塞動(dòng)態(tài)受力示意圖

式中:mc為活塞質(zhì)量;Θc為活塞體繞活塞銷軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;Fgc為活塞質(zhì)量力;Fgas為氣缸內(nèi)氣體力;Fr為活塞環(huán)組與活塞的接觸力;Fci為活塞在主推力和次推力側(cè)接觸力;Fpin為活塞銷上的載荷;Flink為連桿小頭處附加載荷;Mc為側(cè)向力引起的活塞體繞銷軸扭矩;Mgc為質(zhì)量引起....

圖2標(biāo)定工況活塞頂測(cè)試溫度分布圖

在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的過程中,過高的缸內(nèi)溫度,使得活塞產(chǎn)生熱變形,使得工作過程中的熱態(tài)型線與設(shè)計(jì)圖紙上的冷態(tài)型線不一致,對(duì)活塞動(dòng)力學(xué)特性影響較大。為了得到活塞準(zhǔn)確的熱力學(xué)計(jì)算邊界條件,需對(duì)活塞進(jìn)行溫度測(cè)試,獲得活塞實(shí)際工作狀態(tài)下的溫度分布,為活塞動(dòng)力學(xué)特性仿真提供準(zhǔn)確的邊界條件。圖2所示....

圖3活塞溫度場(chǎng)分布

將活塞溫度測(cè)試結(jié)果作為熱力學(xué)計(jì)算邊界條件,應(yīng)用有限元軟件ABAQUS對(duì)額定工況下活塞進(jìn)行有限元分析。圖3分別為計(jì)算得到的活塞頂面與沿活塞軸向高度分布的溫度場(chǎng)。從圖3可知,活塞頂面從燃燒室喉口往外半徑逐漸增加,溫度呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。其中活塞頂面最高溫度主要分布在燃燒室喉口區(qū)域,最高達(dá)到....

圖4活塞綜合變形

有限元計(jì)算得到活塞綜合變形如圖4所示。由圖4可知,燃燒室內(nèi)的變形量較活塞頂面的變形量小,且頂面的變形量分別向主推力側(cè)(TS)和次推力側(cè)(ATS)呈梯度增大;從活塞頂部到裙部中段,活塞變形量逐漸減少;從裙部中段到底部,變形呈增加趨勢(shì);ATS側(cè)與TS側(cè)變形相似;活塞最大綜合熱變形量....

本文編號(hào)：3903828