甲醇气道喷射柴油引燃模式在船用发动机上的应用

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作者 马跃 刘瑞 +2 位作者 蒋禹奇 衣然 孟杨谦 《柴油机》 2025年第1期55-60,共6页

在一台6缸船用发动机上研究甲醇进气道喷射柴油直喷引燃模式在不同替代率下的燃烧和排放特性。结果表明,在25%~100%负荷双燃料模式均可稳定运行,限制替代率提升的主要因素为爆震和过高的压力升高率。研究工况范围内的最高替代率为60%,... 在一台6缸船用发动机上研究甲醇进气道喷射柴油直喷引燃模式在不同替代率下的燃烧和排放特性。结果表明,在25%~100%负荷双燃料模式均可稳定运行,限制替代率提升的主要因素为爆震和过高的压力升高率。研究工况范围内的最高替代率为60%,发生在75%负荷。随着替代率的提升,燃烧呈现出明显的双峰放热特征,燃烧相位整体前移,但燃烧持续期整体呈延长的趋势,仅在替代率升高到一定程度后有所缩短。 展开更多

关键词 船用发动机 甲醇−柴油双燃料模式 燃烧 排放

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船舶内燃机摩擦学研究进展

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作者 巫立民 汤义虎 +4 位作者 孟祥慧 崔毅 杨丹 李梅 马旋 《柴油机》 2025年第1期2-12,共11页

对船舶中高速机摩擦学领域的最新研究进展进行综述,重点探讨缸套−活塞环组、曲轴−轴瓦、凸轮机构等关键摩擦副的设计仿真、表面减摩耐磨涂层材料以及试验监测技术等。相关进展表明,通过优化摩擦副的设计与材料选择,应用先进的表面涂层... 对船舶中高速机摩擦学领域的最新研究进展进行综述,重点探讨缸套−活塞环组、曲轴−轴瓦、凸轮机构等关键摩擦副的设计仿真、表面减摩耐磨涂层材料以及试验监测技术等。相关进展表明,通过优化摩擦副的设计与材料选择,应用先进的表面涂层技术和试验监测手段,可以显著提高船舶内燃机的性能和寿命,降低摩擦损失和磨损。相关研究可为未来船舶内燃机摩擦学技术的研究与应用提供参考。 展开更多

关键词 船舶内燃机 摩擦副 减摩耐磨材料 表面涂层

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两级相继增压对船舶柴油机性能影响的数值模拟与试验

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作者 仲杰 李先南 +3 位作者 沈刚 王先锋 张文正 夏天 《柴油机》 2024年第4期1-9,53,共10页

以某中速船舶柴油机为研究对象,采用数值模拟与试验研究相结合的方法,完成两级相继增压系统对船舶柴油机性能影响的计算与试验研究,研究结果表明,增压压力、米勒正时、压缩比、喷油正时之间存在可以使柴油机动力性、经济性、排放性同时... 以某中速船舶柴油机为研究对象,采用数值模拟与试验研究相结合的方法,完成两级相继增压系统对船舶柴油机性能影响的计算与试验研究,研究结果表明,增压压力、米勒正时、压缩比、喷油正时之间存在可以使柴油机动力性、经济性、排放性同时得到优化提高的匹配关系,且喷油正时对缸内热负荷分布的影响明显。通过采用两级相继增压系统,实现柴油机全工况性能的优化提高。试验结果表明:通过采用两级相继增压技术,适当降低压缩比并使用米勒循环,该柴油机功率提升15%,全工况油耗平均下降3.9 g/(kW·h),增压系统效率达到71.3%,NO_(x)加权排放满足IMO TierⅡ限值要求。 展开更多

关键词 两级增压 米勒正时 压缩比 喷油正时

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高温高压下柴油密度的变化

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作者 陈萍 徐荣武 +3 位作者 刘振明 刘景斌 李丽婷 李梅 《内燃机学报》 北大核心 2025年第2期158-163,共6页

柴油密度是现代柴油机燃油系统设计和仿真中必须设置的重要参数.柴油密度随温度和压力变化较大,密度的准确性是燃油系统设计和仿真正确性的重要保证.利用自行设计的燃油压力波传播速度测试台对国标0号柴油高温、高压条件下的波速进行测... 柴油密度是现代柴油机燃油系统设计和仿真中必须设置的重要参数.柴油密度随温度和压力变化较大,密度的准确性是燃油系统设计和仿真正确性的重要保证.利用自行设计的燃油压力波传播速度测试台对国标0号柴油高温、高压条件下的波速进行测试,并推导计算出相应的柴油密度,获得柴油密度随温度和压力的变化规律.结果表明:柴油密度随温度的升高而减小,随压力的升高而增大,且压力对柴油密度的影响远大于温度.在温度为300~360 K、压力保持恒定的情况下,温度每升高10 K,密度平均下降0.004 043~0.006 038 g/mL,压力越高,密度随温度下降幅度越小;在压力为20~200 MPa、温度保持恒定的情况下,压力每增加10 MPa,密度平均增加0.003 844~0.004 509 g/mL,温度越高,密度随压力增加的幅度越大. 展开更多

关键词 柴油机 燃油系统 柴油密度 压力波传播速度

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发动机燃烧特征参数逐循环实时计算方法实现与验证

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作者 安威威 张慧 +3 位作者 谷峰 马展鹏 苗玉松 陆慧慧 《柴油机》 2025年第2期1-7,共7页

基于逐循环实时计算方法对多缸发动机缸内压力和转角信号采集处理方法及燃烧算法进行研究分析,采用FPGA+ARM总体架构设计开发CPM-C20缸压监测系统,实现对发动机每缸每循环缸压内压力的采集、处理、燃烧计算等,并进行模拟平台和实机平台... 基于逐循环实时计算方法对多缸发动机缸内压力和转角信号采集处理方法及燃烧算法进行研究分析,采用FPGA+ARM总体架构设计开发CPM-C20缸压监测系统,实现对发动机每缸每循环缸压内压力的采集、处理、燃烧计算等,并进行模拟平台和实机平台的试验验证。结果表明,缸压监测系统在2500 r/min以下转速范围内,具备对最高20缸发动机进行每缸每循环燃烧特征参数进行计算和处理的能力,并具有较高的准确性和实时性,为燃烧闭环控制系统实现对发动机燃烧的柔性控制目标提供了数据基础。 展开更多

关键词 燃烧特征 缸压监测 燃烧闭环控制系统

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高速船用柴油机曲轴-轴瓦摩擦学和动力学耦合分析

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作者 伍勇 马炳杰 +1 位作者 王志刚 谢亦晨 《内燃机工程》 北大核心 2025年第2期103-110,120,共9页

针对柴油机曲轴动力特性和轴瓦摩擦特性强耦合问题,基于润滑、多体动力学仿真技术,建立了柴油机曲轴-轴瓦摩擦学和动力学耦合计算模型。通过耦合计算,对比分析了润滑和无润滑状态下曲轴扭振和纵振位移、主轴承载荷及轴心轨迹差异,同时... 针对柴油机曲轴动力特性和轴瓦摩擦特性强耦合问题,基于润滑、多体动力学仿真技术,建立了柴油机曲轴-轴瓦摩擦学和动力学耦合计算模型。通过耦合计算,对比分析了润滑和无润滑状态下曲轴扭振和纵振位移、主轴承载荷及轴心轨迹差异,同时计算分析了轴承宽度和间隙、轴瓦油槽宽度和轴颈油孔直径对轴瓦摩擦损失功和曲轴自由端扭角的影响。结果表明:在油膜润滑作用下,曲轴自由端最大扭角降低2.12%,轴心轨迹重合度更高,偏心更小;当轴瓦间隙由0.100 mm增加至0.150 mm时,摩擦损失降低12.56%,曲轴自由端扭角增加0.92%。当轴瓦油槽宽度由10 mm增加至15 mm时,摩擦损失减少1.01%,自由端扭角几乎不变;当轴颈油孔直径由10 mm增加至30 mm时,摩擦损失增加1.53%,曲轴自由端扭角几乎不变。 展开更多

关键词 柴油机 曲轴 轴瓦 动力学 摩擦学 耦合仿真

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箱装体局域共振超材料封板抑振特性研究

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作者 王帅 马炳杰 +2 位作者 童宗鹏 殷长春 张丽 《振动与冲击》 北大核心 2025年第4期118-125,共8页

为有效解决箱装体200 Hz以下低频振动控制难题,提升箱装体底架的抑振性能,以箱装体底架封板为研究对象,建立了箱装体底架有限元模型,分析了底架振动特性。在此基础上,采用布洛赫定理与平面波展开法建立了局域共振胞元理论模型,提出了局... 为有效解决箱装体200 Hz以下低频振动控制难题,提升箱装体底架的抑振性能,以箱装体底架封板为研究对象,建立了箱装体底架有限元模型,分析了底架振动特性。在此基础上,采用布洛赫定理与平面波展开法建立了局域共振胞元理论模型,提出了局域共振超材料封板设计方法,计算了箱装体底架封板振动响应,评估了局域共振型箱装体底架振动抑制性能,实现了200 Hz以下频段内窄带振动的有效控制。箱装体局域共振超材料封板设计方法的提出丰富了箱装体底架振动控制技术,为后续局域共振超材料技术在船舶振动控制工程应用提供了参考。 展开更多

关键词 箱装体 低频 振动特性 局域共振 带隙

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基于临界平面法的试验件随机振动疲劳寿命预测

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作者 邢雪 朱贺 +2 位作者 马炳杰 夏兆旺 陈波 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第6期1-6,共6页

为对随机振动工况下的船舶结构寿命预测建立数学模型,由于试验条件的限制,以标准试验件为研究对象进行随机振动工况下的疲劳寿命预测,基于临界平面法,结合随机过程谱矩理论以及Minner线性疲劳累积理论,建立了一个随机振动疲劳寿命预测... 为对随机振动工况下的船舶结构寿命预测建立数学模型,由于试验条件的限制,以标准试验件为研究对象进行随机振动工况下的疲劳寿命预测,基于临界平面法,结合随机过程谱矩理论以及Minner线性疲劳累积理论,建立了一个随机振动疲劳寿命预测模型。开展了试验件模态试验以及随机振动疲劳试验,得到了试验件在平直谱频段范围均为70~150 Hz,峰值分别为0.15、0.25、0.35 g^(2)/Hz工况下的疲劳寿命。预测模型的计算结果表明,试验件在3种工况下的疲劳寿命试验值与预测值误差分别为1.83倍、1.70倍、1.89倍,均在2.5倍误差带以内,说明了该预测模型在试验件悬臂梁安装形式随机振动工况下寿命预测的可行性,对处于多轴随机振动工况下的船舶结构寿命预测具有一定的借鉴意义。 展开更多

关键词 临界平面法 随机振动 悬臂梁 疲劳寿命预测

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核电站应急柴油机冗余式控制系统自主设计及国产化研究

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作者 张金柱 杨永文 +3 位作者 王昌庆 闫宇 韩琳 张玲琪 《内燃机工程》 北大核心 2025年第2期94-102,共9页

为了解决中国核电应急柴油机控制系统长期依赖进口的问题,自主研制了智能数字控制单元(smart digital control-nuclear,SDC-N)冗余式控制系统。该控制系统分别针对硬件和软件进行了双冗余设计,具备起动控制、调速控制、相继增压控制、... 为了解决中国核电应急柴油机控制系统长期依赖进口的问题,自主研制了智能数字控制单元(smart digital control-nuclear,SDC-N)冗余式控制系统。该控制系统分别针对硬件和软件进行了双冗余设计,具备起动控制、调速控制、相继增压控制、故障诊断及冗余切换控制等功能。在核电站应急柴油机上进行了调速、冗余切换等试验验证,在硬件在环测试平台上进行了极端的故障切换试验验证。试验结果表明调速时转速波动率小于±1%,冗余切换时转速波动小于标定转速的7%,冗余切换稳定时间小于2 s。试验结果满足各项功能和指标要求,提高了容错能力和可靠性。 展开更多

关键词 核电 应急柴油机 调速控制 冗余切换控制

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柴油机气阀阀盘结构对密封锥面微滑移的影响

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作者 朱峰 李耀宗 刘梦雨 《柴油机》 2025年第1期19-23,共5页

针对高功率密度柴油机气阀密封锥面因微滑移带来的磨损下陷问题,建立气阀-阀座密封锥面微滑移仿真模型,并通过平台试验验证其仿真精度,探索密封锥面角度、阀盘厚度和颈部圆角对密封锥面微滑移幅值的影响规律。结果表明:密封面锥角对锥... 针对高功率密度柴油机气阀密封锥面因微滑移带来的磨损下陷问题,建立气阀-阀座密封锥面微滑移仿真模型,并通过平台试验验证其仿真精度,探索密封锥面角度、阀盘厚度和颈部圆角对密封锥面微滑移幅值的影响规律。结果表明:密封面锥角对锥面滑移幅值的影响最大,滑移量随密封面锥角增大而显著增大;阀盘厚度对微滑移的影响次之,滑移量随阀盘厚度增大而减小;颈部圆角对锥面微滑移的影响最小,在一定范围内滑移量随颈部圆角增大而增大。 展开更多

关键词 柴油机 气阀 磨损下陷 微滑移

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基于参数尺度变换的多谐波自适应前馈主动控制方法

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作者 段宁远 范文焜 +3 位作者 宋怡欣 刘博 童宗鹏 华宏星 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第21期300-309,共10页

螺旋桨脉动力会产生与轴频、叶频及倍频相关的周期激励信号,在频谱中表现为多个低频窄带线谱。此外,激励幅值、频率及相位会随着轴系转速、油膜润滑等条件的变化而产生未知波动,具有显著的时变特征。该文针对船舶动力系统的时变多谐波... 螺旋桨脉动力会产生与轴频、叶频及倍频相关的周期激励信号,在频谱中表现为多个低频窄带线谱。此外,激励幅值、频率及相位会随着轴系转速、油膜润滑等条件的变化而产生未知波动,具有显著的时变特征。该文针对船舶动力系统的时变多谐波线谱振动特征,提出了一种基于参数尺度变换的自适应前馈主动控制方法。基于多跨多支承推进轴系动力学模型,进行了多谐波自适应前馈算法仿真验证,实现了对多个未知窄带干扰的有效衰减。考虑通道耦合响应关系,建立了多输入-多输出系统的多通道振动主动控制策略,开展了多通道交叉耦合谐波振动控制效果分析。结果表明,该文所提出的基于参数尺度变换的自适应前馈主动控制方法对多跨多支承推进轴系的时变多线谱振动具有良好的控制效果。 展开更多

关键词 主动控制 前馈控制 自适应算法 线谱振动 尺度变换

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基于振动和缸压信号的柴油机敲缸故障识别

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作者 赵思恒 魏承印 刘浩 《柴油机》 2024年第3期19-23,共5页

针对某型船用柴油机的敲缸故障,提出一种基于振动和缸压信号的联合分析诊断方法。结合上止点传感器的脉冲信号,将振动和缸压时域信号根据柴油机曲轴转角位置转换为曲轴转角域信号。根据在曲轴转角域出现敲缸特征信号时对应的振动加速度... 针对某型船用柴油机的敲缸故障,提出一种基于振动和缸压信号的联合分析诊断方法。结合上止点传感器的脉冲信号,将振动和缸压时域信号根据柴油机曲轴转角位置转换为曲轴转角域信号。根据在曲轴转角域出现敲缸特征信号时对应的振动加速度判断柴油机敲缸激励源频率范围,在此基础上通过带通滤波降噪提高敲缸特征信号的信噪比。基于四冲程柴油机工作周期与曲轴转角的关系对振动和缸压曲轴转角域信号提取故障特征。经柴油机多工况数据验证,本方法对识别柴油机敲缸故障简便、有效、准确性高。 展开更多

关键词 柴油机 敲缸 故障诊断 振动 缸压

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可变进气对船用柴油机性能影响的试验研究

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作者 陈晓轩 李先南 +2 位作者 韩丹 李彦男 刘广才 《柴油机》 2024年第3期1-7,13,共8页

为了探究可变进气系统对船用柴油机性能的影响,在一台配备进气可变配气和进气旁通阀的船用中速柴油机上开展试验研究。分别在可变配气机构处于强米勒正时和弱米勒正时,进气旁通阀处于开启和关闭状态下开展船用柴油机螺旋桨特性试验。试... 为了探究可变进气系统对船用柴油机性能的影响,在一台配备进气可变配气和进气旁通阀的船用中速柴油机上开展试验研究。分别在可变配气机构处于强米勒正时和弱米勒正时,进气旁通阀处于开启和关闭状态下开展船用柴油机螺旋桨特性试验。试验结果表明:采用弱米勒正时可降低燃油消耗率,但是最高燃烧压力和NOx比排放增加,燃油消耗率降低幅度随负荷升高而减小,最高燃烧压力和NOx比排放增加幅度随负荷升高而增加,弱米勒正时对低负荷优化效果更明显。受到最高燃烧压力限制,高负荷必须采用强米勒正时。弱米勒正时角度从20°增加到30°,燃油消耗率基本不变,最高燃烧压力和NOx比排放进一步增加,对于试验柴油机而言,20°弱米勒正时配置更优。开启进气旁通阀可以提高中低负荷增压压力,降低燃油消耗率、排温和烟度。在超低负荷及高负荷时开启进气旁通阀效果与中低负荷相反。在25%及50%负荷下应用可变进气技术,燃油消耗率分别降低6.0%和2.9%、烟度分别降低61.6%和59.7%。合理的可变进气系统控制策略可有效优化船用柴油机性能。 展开更多

关键词 船用柴油机 可变进气 可变配气 进气旁通

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针阀偏心程度对双孔喷嘴喷孔内流动及柴油喷雾的影响

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作者 具德浩 邓佳晖 +2 位作者 李华 王昌庆 金玉山 《柴油机》 2024年第1期45-52,共8页

为了研究柴油机多孔喷嘴喷雾的不对称性对柴油机热负荷、工作性能及使用寿命的影响,通过三维CFD数值模拟,研究针阀偏心运动时双孔喷嘴孔内流动及喷雾的分布情况。结果显示:针阀偏心程度∆X分别为0、0.02、0.04及0.06 mm时,偏离侧孔内燃... 为了研究柴油机多孔喷嘴喷雾的不对称性对柴油机热负荷、工作性能及使用寿命的影响,通过三维CFD数值模拟,研究针阀偏心运动时双孔喷嘴孔内流动及喷雾的分布情况。结果显示:针阀偏心程度∆X分别为0、0.02、0.04及0.06 mm时,偏离侧孔内燃油流量大、流速高,但沿程阻力的增大会造成出口处平均速度更小;偏心程度越大,两侧差异越明显。在固定的偏心程度下,孔内流动的不对称性仅与喷油压力有关,随着喷油压力及环境压力的增加,两侧喷雾体积分数及速度分布的不对称程度会加深。环境温度对喷雾不对称性有影响,但无确定规律。在针阀最大偏心程度为0.06 mm的条件下,随着喷油压力的增加,两孔的质量流量及燃油喷射总质量均增大,同时会加剧这两个参数的不对称性表现。 展开更多

关键词 柴油机 双孔喷嘴 针阀 喷雾

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典型功率输出构型航改燃机动力学特点综述

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作者 董超 李冬强 +2 位作者 赵亚楠 宋洋 曹航 《内燃机》 2024年第4期10-16,共7页

航改燃机是指以成熟航空发动机为母型,通过改进研制形成的燃气轮机,是近年来轻型燃气轮机研制的主要手段,可使开发技术难度显著降低、研制周期大幅缩短、研发费用有效缩减。根据航改燃机功率输出形式的不同,可分为:后端输出功率构型燃... 航改燃机是指以成熟航空发动机为母型,通过改进研制形成的燃气轮机,是近年来轻型燃气轮机研制的主要手段,可使开发技术难度显著降低、研制周期大幅缩短、研发费用有效缩减。根据航改燃机功率输出形式的不同,可分为:后端输出功率构型燃机、前端输出功率构型燃机和前后同时输出功率构型燃机三类构型,对应的动力学特性设计难度和设计理念差异显著。为了总结和掌握不同输出构型燃机动力学设计特点,开展三类输出构型的结构特征、临界转速-工作转速关系和应变能分布研究。结果表明:现阶段国内外航改燃机转子系统总体上仍追求工作转速范围内刚性转子设计,即需要严格控制转子应变能量级,因此保证和提高转子刚度是航改燃机动力学设计的重点;从结构差异来看,动力学设计由易到难依次为后端输出功率构型、前端输出功率构型、前后同时输出功率构型。研究和总结不同输出功率构型航改燃机动力学特点,对在研/新研航改燃机的设计和研制具有明显的工程参考意义。 展开更多

关键词 航改燃机 功率输出构型 动力学特点

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船用柴油机排气管路连接V形箍带式卡箍密封机理

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作者 金爽 闫萍 +2 位作者 吴羽 蒋禹奇 王先锋 《柴油机》 2025年第2期53-60,共8页

为解决某大功率船用柴油机排气管路密封卡箍漏气带来的可靠性问题,通过分析V形箍带式卡箍密封原理及载荷传递机制,推导卡箍结构参数、预紧力与垫片接触压力之间的解析关系,获得卡箍轴向夹紧力理论计算公式。有限元仿真结果与接触压力理... 为解决某大功率船用柴油机排气管路密封卡箍漏气带来的可靠性问题,通过分析V形箍带式卡箍密封原理及载荷传递机制,推导卡箍结构参数、预紧力与垫片接触压力之间的解析关系,获得卡箍轴向夹紧力理论计算公式。有限元仿真结果与接触压力理论值变化趋势一致,与轴向夹紧力理论值的误差在5%以内,验证了理论解的准确性。此研究成果为后续箍带式卡箍的正向设计和结构优化提供了理论支撑,对提升卡箍密封性能、延长使用寿命、减少更换频率等方面具有重要的现实意义。 展开更多

关键词 船用柴油机 排气管路 卡箍 密封机理 可靠性

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组合式活塞顶-裙结合面微动磨损试验

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作者 程佳琪 梁刚 +2 位作者 李丽婷 王春辉 徐雨轩 《柴油机》 2025年第2期41-48,共8页

针对组合式活塞顶-裙结合面发生微动磨损,分析其微动磨损特征。以QT700球墨铸铁活塞裙试样为对磨副,以活塞顶材料42CrMo钢为主要研究对象,开展切向微动磨损试验。研究不同切向位移幅值对摩擦力-位移滞回曲线、磨痕微观形貌、磨损体积的... 针对组合式活塞顶-裙结合面发生微动磨损,分析其微动磨损特征。以QT700球墨铸铁活塞裙试样为对磨副,以活塞顶材料42CrMo钢为主要研究对象,开展切向微动磨损试验。研究不同切向位移幅值对摩擦力-位移滞回曲线、磨痕微观形貌、磨损体积的影响规律,得到微动稳定阶段的摩擦因数和磨损率。试验结果表明:在50 N法向载荷、130℃环境温度下,当位移幅值为4μm时,微动位于部分滑移区;当位移幅值为8~40μm时,微动运行于混合滑移区,微动损伤增大,磨损机制以磨粒磨损为主,易萌生裂纹;当位移幅值增大到50μm及以上,微动运行于完全滑移区,磨损机制转变为磨粒磨损和疲劳磨损。试验结果为标定仿真模型、完善失效判据提供了直接数据支持,对优化组合式活塞设计具有指导意义。 展开更多

关键词 组合式活塞 42CrMo钢 QT700球墨铸铁 微动磨损 试验

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基于推杆受力及气阀升程的配气机构动力学仿真

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作者 杨丹 李丽婷 +3 位作者 胡云 梁刚 殷筱 刘浩 《柴油机》 2025年第3期16-20,共5页

以某船用柴油机的配气机构为研究对象,基于多体动力学理论,建立进气传动链动力学仿真模型。结合动力学测试结果,开展船用柴油机配气机构的动力学试验与仿真研究。对不同工况下的气阀动态升程、推杆动态受力等的仿真结果与试验结果进行... 以某船用柴油机的配气机构为研究对象,基于多体动力学理论,建立进气传动链动力学仿真模型。结合动力学测试结果,开展船用柴油机配气机构的动力学试验与仿真研究。对不同工况下的气阀动态升程、推杆动态受力等的仿真结果与试验结果进行对比分析,结果表明:气阀升程最大值的计算偏差在1%以内,推杆动态受力最大值的计算偏差小于10%,证明配气机构动力学模型具有一定的准确性。在此基础上,针对柴油机转速、气阀间隙、弹簧刚度对气阀落座速度的影响开展仿真分析,结果表明:柴油机转速和气阀间隙对气阀落座速度的影响较大,弹簧刚度对气阀落座速度的影响较小。 展开更多

关键词 船用柴油机 配气机构 动力学 气阀升程

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