本文關(guān)鍵詞：高壓共軌柴油機活塞組動力學特性研究

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【摘要】：近年來,隨著內(nèi)燃機技術(shù)的發(fā)展,發(fā)動機強化的程度越來越高,在動力性提升的同時,對經(jīng)濟性和排放也提出了更高的要求。活塞組作為發(fā)動機的核心零部件,面臨著高強化所帶來的更加苛刻的工作環(huán)境,其性能的優(yōu)劣直接影響發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性和排放特性。研究活塞組動力學特性,可為改善和優(yōu)化活塞組結(jié)構(gòu)設計提供理論指導。以某四缸高壓共軌柴油機活塞組件為研究對象,建立了活塞組動力學模型,采用硬度塞與熱電偶試驗方法對模型所需的活塞與缸套的溫度場邊界條件進行測量,并將仿真模型的計算結(jié)果與試驗結(jié)果標定,為后續(xù)仿真提供基礎。重點研究了活塞結(jié)構(gòu)參數(shù)包括活塞裙部結(jié)構(gòu)、配缸間隙、銷孔偏心等對活塞二階運動、潤滑特性、摩擦損失的影響；分析了不同活塞環(huán)結(jié)構(gòu)下,缸內(nèi)的機油消耗、環(huán)組摩擦損失以及對竄氣量的影響規(guī)律。主要研究結(jié)果表明：(1)當試驗用柴油機在額定工況工作時,活塞最高工作溫度達到了360.2℃,位于喉口位置,最低溫度為156.3℃,平均溫度為258.3℃；缸套的測量最高溫度達178.3℃,最低溫度為91.3℃。(2)活塞結(jié)構(gòu)對活塞在缸內(nèi)運動影響很大�；钊共恐型裹c從10mm處上移5mmm可使最大傾斜角降低48.1%,摩擦損失功增大84.2%。減小活塞裙部的橢圓度有利于降低敲擊動能,但過大的接觸面積會使得摩擦損耗增加,在原機的基礎上橢圓度減小0.2mmm摩擦損失增大26.6%�；钊N孔的偏置,無論是偏向主推力面或是次推力面均可降低敲擊噪聲,但偏向次推力面會增大摩擦損失。增大配缸間隙會導致活塞二階運動幅值與敲擊動能增大,但可以降低摩擦損失,在原機的基礎上增大0.02mm,摩擦損失降低了25.8%。(3)環(huán)組結(jié)構(gòu)極大的影響發(fā)動機的竄氣量與機油耗�；钊诙h(huán)岸間隙從0.15mm增大到0.95mm,漏氣量大幅增加,增大了62.9%。三道環(huán)的閉口間隙中,頂環(huán)與二環(huán)的閉口間隙對漏氣量的影響較大,頂環(huán)的開口間隙從0.45mmm增大到0.65mm,竄氣量增加了35.2%,從開口處的竄油同時也增加。環(huán)槽的背隙與側(cè)隙對竄氣量影響較小。增大活塞環(huán)的徑向彈力有利于降低竄氣量,但會增大環(huán)組的摩擦損失。
【關(guān)鍵詞】：柴油機 活塞組 動力學特性 潤滑油消耗 漏氣量 摩擦磨損
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK423
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 活塞組動力學研究的背景及意義12-13
• 1.2 活塞組動力學研究的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-19
• 1.2.1 活塞動力學研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 活塞環(huán)動力學研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.3 活塞環(huán)組潤滑油消耗與竄氣量的研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3 本課題研究的技術(shù)路線及主要內(nèi)容19-22
• 第二章 活塞組動力學及潤滑相關(guān)理論22-44
• 2.1 活塞二階運動22-23
• 2.2 活塞環(huán)動力學23-25
• 2.2.1 活塞環(huán)軸向運動24-25
• 2.2.2 環(huán)的徑向運動25
• 2.2.3 環(huán)的扭曲25
• 2.3 環(huán)組中氣體運動模型25-29
• 2.4 液動理論29-32
• 2.5 表面粗糙接觸模型32-36
• 2.6 機油消耗36-42
• 2.6.1 缸套壁面潤滑油蒸發(fā)模型37-38
• 2.6.2 頂環(huán)甩油模型38-41
• 2.6.3 閉口間隙竄油41
• 2.6.4 活塞頂岸刮油41-42
• 2.7 本章小結(jié)42-44
• 第三章 活塞組仿真模型建立及動力學特性分析44-80
• 3.1 活塞動力學仿真模型的建立44-51
• 3.1.1 活塞組件動力學模型44-48
• 3.1.2 活塞裙部彈性流體動力潤滑模型48-51
• 3.2 活塞及缸套溫度場測量51-60
• 3.2.1 活塞及缸套溫度場測試方法51-52
• 3.2.2 活塞及缸套溫度場測試方案52-57
• 3.2.3 試驗用柴油機的活塞及缸套溫度場測量57-59
• 3.2.4 試驗數(shù)據(jù)的誤差及來源分析59-60
• 3.3 活塞及缸套溫度場有限元分析60-63
• 3.4 試驗測試與仿真模型的驗證63
• 3.5 活塞組動力學動力學特性分析63-77
• 3.5.1 活塞運動學及動力學特性分析63-66
• 3.5.2 活塞環(huán)運動及動力學特性分析66-70
• 3.5.3 竄氣量分析70-71
• 3.5.4 環(huán)組潤滑油消耗分析71-73
• 3.5.5 活塞組潤滑特性分析73-77
• 3.6 小結(jié)77-80
• 第四章 活塞組結(jié)構(gòu)參數(shù)對發(fā)動機性能影響分析80-118
• 4.1 銷孔偏置的影響關(guān)系80-85
• 4.2 配缸間隙的影響關(guān)系85-88
• 4.3 活塞型線中凸點位置的影響關(guān)系88-92
• 4.4 活塞橢圓度的影響關(guān)系92-100
• 4.5 活塞環(huán)岸間隙100-102
• 4.6 活塞環(huán)槽間隙影響關(guān)系102-105
• 4.7 活塞頂環(huán)開口間隙的影響關(guān)系105-111
• 4.8 活塞頂環(huán)徑向彈力的影響關(guān)系111-115
• 4.9 小結(jié)115-118
• 第五章 工作總結(jié)與展望118-122
• 5.1 工作總結(jié)118-119
• 5.2 工作展望119-122
• 致謝122-124
• 參考文獻124-132
• 附錄 攻讀碩士學位期間參與項目及發(fā)表論文132

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