活塞裙部結(jié)構(gòu)研究及其對發(fā)動機性能的影響.pdf

1、活塞作為內(nèi)燃機的重要零部件，其設(shè)計及制造制約著內(nèi)燃機的進一步發(fā)展。活塞裙部主要在發(fā)動機運行過程中起導向作用，其結(jié)構(gòu)對活塞的二階運動有明顯的影響。本文首先使用實驗?zāi)M相結(jié)合的方法探究了活塞裙部結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變對裙部剛度情況的影響，又以活塞動力學及流體潤滑相關(guān)理論為基礎(chǔ)，借助AVL公司Glide動力學分析軟件，結(jié)合有限元分析、活塞溫度場實驗、以及活塞剛度實驗得到的邊界條件建立了活塞動力學模型，并研究不同活塞裙部剛度情況對活塞動力學結(jié)果的影響。

2、此外借助一個發(fā)動機升級后造成原有活塞火力岸及缸孔拉傷失效的案例，采用Glide動力學分析軟件建立的動力學模型對制定的不同改進方案進行評價并找出最佳解決方案，成功解決活塞及缸套拉傷失效，并最終使結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的活塞順利通過了實驗。
　　具體研究內(nèi)容及成果如下：
　　(1)采用實驗?zāi)M相結(jié)合的研究手法，建立了活塞體剛度矩陣，為動力學分析提供邊界條件。并且探究了減重腔的布置對活塞裙部及活塞環(huán)岸徑向剛度的影響，以及裙部結(jié)構(gòu)參數(shù)的調(diào)整對裙

3、部剛度情況的影響。研究發(fā)現(xiàn)減重腔的布置不會明顯降低活塞的徑向剛度，活塞裙部不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對裙部剛度的影響各不相同。
　　(2)建立的活塞動力學計算模型中綜合考慮了活塞的熱態(tài)變形、彈性變形、缸套的熱態(tài)變形、冷態(tài)安裝變形和彈性變形、活塞和缸套接觸表面粗糙峰高度、半徑及密度等因素的影響，并將邊界潤滑模型引入到了計算中，從而使動力學計算模型與工程實際更加貼近。
　　(3)研究了不同裙部剛度情況對活塞動力學的影響，不同裙部剛度情況分別包

4、括：裙部剛度的大小、裙部剛度的不同分布、裙部剛度的不對稱。研究發(fā)現(xiàn)裙部剛度情況對活塞的運動情況有直接影響，活塞裙部剛度的減小都會使活塞徑向位移以及最大擺動角度增大，但活塞裙部在不同高度方向剛度的改變對活塞的動力學表現(xiàn)情況影響各不相同，其影響應(yīng)根據(jù)具體機型的設(shè)計情況進行具體分析。適度減小活塞次推力側(cè)剛度造成的活塞主、次推力側(cè)的不對稱設(shè)計會使活塞的最大擺角變大，另外活塞的最大敲擊能量會有所增加，本文中的最大敲擊能量增大了13.7％。

5、　　(4)本文針對某柴油機試驗后出現(xiàn)活塞火力岸及缸孔拉傷失效問題，使用AVL GLIDE軟件建立了活塞組件動力學分析模型，對活塞二階運動進行研究，并針對不同活塞銷孔偏心、裙部及頭部型線優(yōu)化方案進行對比，得到了最優(yōu)的改進方案，并成功解決活塞及缸套拉傷失效問題。研究表明，在設(shè)定活塞銷孔偏心的時候，不僅要考慮活塞銷孔偏心對活塞敲擊噪聲、摩擦損失等性能的影響，而且一定要考察其對活塞換向過程中與缸套的接觸情況的影響。當活塞熱負荷增大或二階運動動作