发动机活塞销孔偏心对摩擦磨损影响的研究 被引量：9

1

作者 熊培友 章健 +1 位作者 刘世英 林风华 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期117-122,共6页

对不同发动机运转工况及不同销孔偏心进行了发动机试验和活塞动力学模拟对比研究。研究结果表明:柴油机活塞接触压力对偏心量的敏感程度要高于汽油机活塞,小偏心量往往会产生较大的裙部接触压力,而随着偏心量增大,裙部最大接触压力会逐... 对不同发动机运转工况及不同销孔偏心进行了发动机试验和活塞动力学模拟对比研究。研究结果表明:柴油机活塞接触压力对偏心量的敏感程度要高于汽油机活塞,小偏心量往往会产生较大的裙部接触压力,而随着偏心量增大,裙部最大接触压力会逐渐减小,但当偏心量增大到一定程度后,裙部最大接触压力反而会有增大趋势;活塞主推力面累积磨损载荷增长主要发生在做功行程前半段,在排气和进气行程几乎没有增加,次推力面累积磨损载荷增长则主要发生在排气行程中间时刻,在进气行程几乎没有增加。销孔中心改变导致活塞质心位置发生了改变,引起了相关性能改变,通过对某汽油机活塞销孔偏心进行优化,活塞裙部主推力侧磨损载荷由27.46MW/m^2变为1.12MW/m^2,降低了近25倍,解决了活塞裙部磨损问题。模拟结果与试验结果十分吻合。 展开更多

关键词 内燃机 销孔偏心 动力学模拟 接触压力 磨损载荷 摩擦功损失

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柴油机活塞燃烧室疲劳开裂失效机理研究 被引量：2

2

作者 熊培友 田小青 +3 位作者 张俊青 宋树峰 赵旭东 乔信起 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期93-105,共13页

以2种不同结构的柴油机活塞为研究对象,在相同的试验条件下进行发动机疲劳耐久可靠性台架试验,直至2种活塞分别开裂失效。试验结束后,采用金相显微镜和扫描电子显微镜对活塞的微观组织和裂纹形貌进行表征,并结合有限元模拟对活塞燃烧室... 以2种不同结构的柴油机活塞为研究对象,在相同的试验条件下进行发动机疲劳耐久可靠性台架试验,直至2种活塞分别开裂失效。试验结束后,采用金相显微镜和扫描电子显微镜对活塞的微观组织和裂纹形貌进行表征,并结合有限元模拟对活塞燃烧室的开裂失效机理进行研究。研究结果表明:活塞在机械或热机耦合载荷作用下,燃烧室底部会出现较高的拉应力,而机械载荷的周向应力最大值出现在销孔方向的燃烧室底部;活塞运行时间越长,活塞材料越容易发生“过时效”,从而导致活塞的强度和硬度明显下降,引发开裂失效风险;通过将活塞内冷油腔位置向上移动,并根据燃烧室形状将内腔顶部进行等壁厚随形设计,可以降低燃烧室部位的机械及热机耦合应力,有效提高活塞服役寿命。 展开更多

关键词 柴油机 活塞 燃烧室 疲劳 失效

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基于知识的模具并行工程系统方法 被引量：7

3

作者 周雄辉 李祥 熊培友 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第7期998-1002,共5页

提出了基于知识的模具计算机辅助并行设计系统方法 ,并对并行工程系统开发过程、传统过程分析、过程重组、系统功能分析、系统建模和系统框架设计等关键技术进行研究 .提出采用模糊设计结构矩阵进行产品开发过程建模和通过对模糊设计结... 提出了基于知识的模具计算机辅助并行设计系统方法 ,并对并行工程系统开发过程、传统过程分析、过程重组、系统功能分析、系统建模和系统框架设计等关键技术进行研究 .提出采用模糊设计结构矩阵进行产品开发过程建模和通过对模糊设计结构矩阵按信息度进行模糊排序来指导过程分解与重组 .提出了基于特征的产品 /模具信息模型 ,并通过基于规则与基于事例相结合的推理机制实现知识、数据、事例等各种信息的动态集成与应用 ,以支持并行设计机制的实现 . 展开更多

关键词 知识工程 过程分解 模具设计 过程重组 计算机辅助并行设计系统 CAD

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内燃机缸压调整后活塞的优化设计 被引量：2

4

作者 陈延鹏 熊培友 +2 位作者 刘世英 徐涛 任维宣 《煤矿机械》 2016年第3期101-105,共5页

针对某柴油机试验后出现活塞火力岸及缸孔拉伤失效问题,使用AVL EXCITE Piston&Rings软件建立了活塞组件动力学分析模型,对活塞2阶运动进行研究,并针对不同活塞销孔偏心、裙部及头部型线优化方案进行对比,得到了最优的改进方案,并... 针对某柴油机试验后出现活塞火力岸及缸孔拉伤失效问题,使用AVL EXCITE Piston&Rings软件建立了活塞组件动力学分析模型,对活塞2阶运动进行研究,并针对不同活塞销孔偏心、裙部及头部型线优化方案进行对比,得到了最优的改进方案,并成功解决活塞及缸套拉伤失效问题。当活塞热负荷增大或2阶运动动作幅度增大时,应适当加大火力岸的直径缩减量,这样对预防火力岸和缸套发生接触有利。 展开更多

关键词 活塞动力学 2阶运动 销孔偏心 活塞型线 优化

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活塞结构刚度对动力学性能影响的研究 被引量：8

5

作者 章健 刘世英 +2 位作者 李辉 熊培友 陈延鹏 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期84-90,共7页

用矩阵来描述活塞的径向刚度,并在试验台架上对不同位置加载,测得规定点处的变形量,从而确定活塞整体刚度的分布情况。利用建立的动力学模型分析活塞刚度变化对二阶运动、敲击动能及摩擦功损失等的影响,为确保活塞温度场、热变形及缸套... 用矩阵来描述活塞的径向刚度,并在试验台架上对不同位置加载,测得规定点处的变形量,从而确定活塞整体刚度的分布情况。利用建立的动力学模型分析活塞刚度变化对二阶运动、敲击动能及摩擦功损失等的影响,为确保活塞温度场、热变形及缸套安装变形等边界条件的准确性,使用硬度塞测温试验、缸孔轮廓仪等得到的实测数据对模拟过程进行标定和验证。计算结果表明:活塞动力学分析要同时考虑缸套和活塞刚度的影响,否则计算得到的活塞摆角偏小,摩擦损失偏大,而敲击动能则随着曲轴转角的不同而与实际情况产生周期性偏差,有些偏差值甚至会达到70%;改变活塞结构会改变活塞的刚度,通常当裙部刚度增大后,活塞在每个换向时刻的最大摆角会减小,同时在每个敲击时刻的敲击能量峰值也会减小。 展开更多

关键词 内燃机 刚度 动力学 二阶运动 敲击动能

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内冷油腔对高强化内燃机活塞2阶运动的影响 被引量：4

6

作者 邓立君 刘永启 +1 位作者 熊培友 王志明 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期269-274,共6页

采用硬度塞测量活塞表面温度,借助有限元分析获得活塞的温度场和变形量,并进一步采用动力学软件研究内冷油腔冷却和内腔喷油冷却对活塞在缸内2阶运动和受力的影响。结果表明,与内腔喷油冷却相比,采用内冷油腔冷却时活塞的温度梯度和热... 采用硬度塞测量活塞表面温度,借助有限元分析获得活塞的温度场和变形量,并进一步采用动力学软件研究内冷油腔冷却和内腔喷油冷却对活塞在缸内2阶运动和受力的影响。结果表明,与内腔喷油冷却相比,采用内冷油腔冷却时活塞的温度梯度和热变形量减小,摆角和横向位移幅值增大,由此引起的活塞与缸套之间的峰值作用力减小,活塞的热负荷降低,预期的疲劳寿命延长;同时,摩擦、磨损、侧向力和裙部压力等也明显改善。 展开更多

关键词 内冷油腔 硬度塞 热变形 活塞2阶运动

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裙部刚度对活塞动力学影响的研究 被引量：3

7

作者 陈延鹏 刘世英 熊培友 《煤矿机械》 2016年第4期36-38,共3页

建立了用来描述活塞体径向刚度情况的刚度矩阵,对比计算了减重腔的布置对活塞径向刚度的影响。利用AVL GLIDE软件建立了活塞动力学参数化模型,分析了活塞裙部不同刚度分布情况对活塞二阶运动的影响,探究了在不同配缸间隙情况下活塞裙部... 建立了用来描述活塞体径向刚度情况的刚度矩阵,对比计算了减重腔的布置对活塞径向刚度的影响。利用AVL GLIDE软件建立了活塞动力学参数化模型,分析了活塞裙部不同刚度分布情况对活塞二阶运动的影响,探究了在不同配缸间隙情况下活塞裙部刚度调整对敲击能量影响的敏感程度,并对结论进行分析。研究结果表明,减重腔对活塞径向刚度无明显影响,活塞裙部刚度的减小会使活塞径向位移及最大摆动角度有所增大,随着配缸间隙的增大,活塞敲击能量的改变受裙部刚度调整的影响越来越小。 展开更多

关键词 裙部 刚度 二阶运动 配缸间隙 敲击能量

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基于EXCITE软件模拟的发动机漏气量改进研究 被引量：11

8

作者 熊培友 高渤 +1 位作者 刘涛 王亮 《内燃机与动力装置》 2015年第3期25-28,47,共5页

本文针对某发动机漏气量超标的情况,借助Excite软件对活塞环组件进行动力学分析,通过建立分析模型、确定边界条件、对比分析不同设计等,确定了最终优化方案,降低了漏气量,达到了优化目的,并通过发动机试验验证了分析结果的准确性,得出... 本文针对某发动机漏气量超标的情况,借助Excite软件对活塞环组件进行动力学分析,通过建立分析模型、确定边界条件、对比分析不同设计等,确定了最终优化方案,降低了漏气量,达到了优化目的,并通过发动机试验验证了分析结果的准确性,得出相应结论。 展开更多

关键词 活塞环组 动力学分析 漏气量 优化

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基于动力学模拟的汽油机活塞裙部刚度研究 被引量：8

9

作者 熊培友 孙晓 +2 位作者 邢小兵 王亮 李锋刚 《内燃机与动力装置》 2016年第6期47-51,共5页

本文通过运用AVL-PR活塞组件动力学分析软件对不同裙部结构刚度的某汽油机活塞进行了动力学模拟分析,研究了活塞三种不同裙部刚度对于活塞二阶运动以及敲击能量、摩擦损失等性能的影响,结果表明:结构B活塞裙部上部、中部和下部刚度相对... 本文通过运用AVL-PR活塞组件动力学分析软件对不同裙部结构刚度的某汽油机活塞进行了动力学模拟分析,研究了活塞三种不同裙部刚度对于活塞二阶运动以及敲击能量、摩擦损失等性能的影响,结果表明:结构B活塞裙部上部、中部和下部刚度相对于结构A分别减小后,裙部摩擦功率损失降低了约26%,结构C活塞裙部上部的刚度相对于结构B增大后,裙部摩擦损失会有所增大;此研究可以为汽油机活塞裙部结构的设计及优化提供参考。 展开更多

关键词 活塞动力学 二阶运动 裙部结构 刚度

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基于摩擦磨损的柴油机活塞裙部型面设计 被引量：12

10

作者 陈丽 李剑光 +2 位作者 赵文斌 熊培友 辛峻峰 《车用发动机》 北大核心 2018年第4期27-32,共6页

通过对国Ⅵ柴油机活塞裙部型面进行设计研究,并结合有限元和活塞动力学仿真计算,得出不同型面设计对活塞裙部侧向力、接触压力、敲击动能和磨损载荷等的影响。结果表明:采用叠加幂函数纵向型线结合修正变椭圆的活塞裙部外圆型面使活塞... 通过对国Ⅵ柴油机活塞裙部型面进行设计研究,并结合有限元和活塞动力学仿真计算,得出不同型面设计对活塞裙部侧向力、接触压力、敲击动能和磨损载荷等的影响。结果表明:采用叠加幂函数纵向型线结合修正变椭圆的活塞裙部外圆型面使活塞裙部磨损载荷降低了约47.3%,对优化裙部磨损效果十分明显。通过1 000h耐久试验,验证了仿真分析的精度和型面设计的先进性。 展开更多

关键词 柴油机 活塞 型线 仿真 磨损载荷 耐久试验

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汽油机活塞内冷油腔振荡冷却特性的仿真研究 被引量：1

11

作者 吕钊 乔信起 +1 位作者 熊培友 刘瑞 《汽车工程学报》 2021年第5期338-345,共8页

为研究汽油机活塞内冷油腔在高转速下的振荡冷却效果,搭建了计算流体力学仿真模型,模拟研究了额定转速下内冷油腔的机油瞬态分布、壁面换热系数和换热速率,分析了机油喷射速度、喷孔直径、机油温度等喷射参数的影响,并采用Box-Behnken... 为研究汽油机活塞内冷油腔在高转速下的振荡冷却效果,搭建了计算流体力学仿真模型,模拟研究了额定转速下内冷油腔的机油瞬态分布、壁面换热系数和换热速率,分析了机油喷射速度、喷孔直径、机油温度等喷射参数的影响,并采用Box-Behnken组合设计,以换热速率最大化为目标优化了喷射参数。结果表明,换热速率除了受喷射速度和机油温度的交互作用影响外,还与腔内充油率决定的机油振荡状况有关,并可与喷孔直径拟合成抛物线关系。 展开更多

关键词 汽油机 活塞内冷油腔 振荡冷却 机油喷射参数

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柴油机活塞销孔润滑特性的数值和试验研究 被引量：1

12

作者 邓立君 陈丽 +4 位作者 穆振仟 付强 熊培友 刘敬 黄爱芹 《车用发动机》 北大核心 2023年第3期8-16,共9页

以不同销内径、配合间隙、销孔型线的活塞组为研究对象,以利用ANSYS计算得到的活塞温度场和变形量作为边界条件,基于弹性流体动力学润滑模型,进行多体动力学仿真计算,并结合销孔疲劳试验对活塞销孔的磨损情况进行分析。结果显示,销孔磨... 以不同销内径、配合间隙、销孔型线的活塞组为研究对象,以利用ANSYS计算得到的活塞温度场和变形量作为边界条件,基于弹性流体动力学润滑模型,进行多体动力学仿真计算,并结合销孔疲劳试验对活塞销孔的磨损情况进行分析。结果显示,销孔磨损一般发生在销孔内侧靠近销孔内倒角位置。活塞销的结构强度引起自身椭圆变形过大,从而使得销孔表面产生很大的接触压力,在接触压力的作用下,销孔会发生严重的磨损。随着活塞销内孔直径的增加,累计磨损载荷增大;销孔接触压力和累计磨损载荷随配合间隙的增大而减小;双曲线销孔型线更有利于销孔楔形动力润滑油膜的形成。 展开更多

关键词 柴油机 活塞销 型线 动力学分析 接触压力 磨损

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活塞环岸积气槽对漏气量和机油耗的影响 被引量：10

13

作者 章健 马学军 +1 位作者 熊培友 郭伟 《内燃机与动力装置》 2014年第2期46-49,共4页

活塞结构设计中常使用环岸积气槽来优化发动机的机油耗和漏气量。针对积气槽尺寸对于性能的影响程度,从活塞环的受力平衡角度出发研究了积气槽容积对于第一、二环密封的影响,并设计出6种方案进行动力学分析,结果表明,改变积气槽容积会... 活塞结构设计中常使用环岸积气槽来优化发动机的机油耗和漏气量。针对积气槽尺寸对于性能的影响程度,从活塞环的受力平衡角度出发研究了积气槽容积对于第一、二环密封的影响,并设计出6种方案进行动力学分析,结果表明,改变积气槽容积会对发动机漏气量和机油耗产生影响,并分别呈现出一定的规律。为验证模拟分析的准确性,对其中的两种方案进行了台架试验,试验结果与模拟结果吻合良好。 展开更多

关键词 积气槽 机油耗 漏气量 模拟分析 台架试验

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高强化柴油机活塞销孔型线设计及试验研究 被引量：10

14

作者 王亮 吴国栋 +2 位作者 赵文斌 赵旭东 熊培友 《内燃机与动力装置》 2018年第1期40-43,48,共5页

运用有限元模拟分析对比研究了不同活塞销孔型线对销孔接触压力的影响,并进行了活塞销孔液压脉冲机械疲劳试验。结果表明:适当增大活塞销孔外侧型线收缩量,接触压力减小了约19%,且接触压力分布更均匀,通过活塞销孔液压脉冲机械疲劳试验... 运用有限元模拟分析对比研究了不同活塞销孔型线对销孔接触压力的影响,并进行了活塞销孔液压脉冲机械疲劳试验。结果表明:适当增大活塞销孔外侧型线收缩量,接触压力减小了约19%,且接触压力分布更均匀,通过活塞销孔液压脉冲机械疲劳试验验证了模拟分析结果的可信度,并试验确定了此柴油机活塞销孔可承受的极限载荷为24 MPa。本研究对发动机活塞的销孔设计、分析计算及试验方法等方面都有重要的现实意义。 展开更多

关键词 柴油机 活塞 销孔型线 疲劳试验

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基于动力学仿真的船用活塞型线优化设计 被引量：7

15

作者 徐涛 熊培友 +1 位作者 赵旭东 王星全 《内燃机与动力装置》 2015年第6期6-9,共4页

本文针对某170型船用发动机活塞试验后出现外圆接触位置、接触形状不合理,火力岸积炭磨损以及第二环卡滞的情况,应用PISDYN活塞组件动力学分析软件进行仿真分析对比优化,得出该活塞最佳型面结构,最终解决了试验问题;并获得了型线结构对... 本文针对某170型船用发动机活塞试验后出现外圆接触位置、接触形状不合理,火力岸积炭磨损以及第二环卡滞的情况,应用PISDYN活塞组件动力学分析软件进行仿真分析对比优化,得出该活塞最佳型面结构,最终解决了试验问题;并获得了型线结构对该类型活塞与缸套接触、及其对活塞二阶运动的影响规律,为活塞外圆型面设计提供理论和工程依据。 展开更多

关键词 活塞 二阶运动 型线 动力学分析

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高强化柴油机活塞裙部型线对拉缸的影响 被引量：4

16

作者 刘涛 张希卫 熊培友 《内燃机与动力装置》 2018年第2期85-89,共5页

针对某欧Ⅵ柴油机活塞高温拉缸试验过程中出现的拉缸问题,检查活塞拉缸的部位以及未拉缸活塞的裙部磨损情况,分析确定活塞裙部型线设计不合理是导致拉缸的主要原因;设计活塞裙部型线椭圆的多种方案,应用活塞组件动力学分析软件进行对比... 针对某欧Ⅵ柴油机活塞高温拉缸试验过程中出现的拉缸问题,检查活塞拉缸的部位以及未拉缸活塞的裙部磨损情况,分析确定活塞裙部型线设计不合理是导致拉缸的主要原因;设计活塞裙部型线椭圆的多种方案,应用活塞组件动力学分析软件进行对比优化,以最大侧向力和摩擦损耗为主要评价指标,提出相应的优化思路,得出该活塞裙部最佳型面结构,解决了高温拉缸试验中的拉缸问题;研究型线结构对活塞与缸套接触以及对活塞二阶运动的影响规律,为活塞外圆型线椭圆设计提供了理论和工程基础。 展开更多

关键词 高温拉缸 二阶运动 型线椭圆动力学分析

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活塞燃烧室喉口疲劳开裂的原因分析与改进 被引量：3

17

作者 高尉尉 熊培友 +2 位作者 王溪 刘栋 王权 《内燃机与动力装置》 2019年第1期68-72,共5页

针对某款高强化柴油机在进行耐久试验后出现的活塞燃烧室喉口开裂失效问题,通过检测活塞失效部位金相成分结合裂纹源电镜分析技术,确定喉口开裂失效的主要原因;对活塞销孔型线进行改进,利用有限元分析技术对改进方案进行模拟计算,并通... 针对某款高强化柴油机在进行耐久试验后出现的活塞燃烧室喉口开裂失效问题,通过检测活塞失效部位金相成分结合裂纹源电镜分析技术,确定喉口开裂失效的主要原因;对活塞销孔型线进行改进,利用有限元分析技术对改进方案进行模拟计算,并通过耐久试验验证了改进方案的有效性。结果显示:销孔型线改进后使燃烧室喉口疲劳系数提高约40%,解决活塞燃烧室喉口开裂失效问题,为高强化柴油机活塞设计及失效改进提供参考。 展开更多

关键词 柴油机 活塞 燃烧室喉口 优化

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汽油机活塞环岸断裂原因分析及改进 被引量：2

18

作者 高永春 刘栋 +2 位作者 王溪 赵文斌 熊培友 《内燃机与动力装置》 2019年第1期84-87,共4页

针对某发动机试验过程中出现的环岸断裂现象,对活塞环岸进行裂纹源区分析、有限元分析计算,结合台架压力监测数据,确定环岸断裂的主要原因为缸内爆燃爆震产生的异常压力冲击。将产生的异常压力采用有限元分析验证并对失效部位进行改进... 针对某发动机试验过程中出现的环岸断裂现象,对活塞环岸进行裂纹源区分析、有限元分析计算,结合台架压力监测数据,确定环岸断裂的主要原因为缸内爆燃爆震产生的异常压力冲击。将产生的异常压力采用有限元分析验证并对失效部位进行改进和优化,增强失效部位结构强度,满足承载能力及疲劳强度要求。改进设计后的活塞没有出现活塞环岸断裂的现象,顺利通过各项可靠性试验。 展开更多

关键词 活塞 环岸 断裂 优化

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