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防错防混技术在活塞机加工自动线的应用
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作者 梁伟伟 罗绍杰 +2 位作者 王磊 尹志诚 朱俊奎 《内燃机与动力装置》 2025年第1期87-91,共5页
为提高活塞机加工自动生产线工作效率,通过分析活塞生产过程的潜在失效模式及失效机理,研究防错防混技术,分析视觉影像防错防混、夹具气密检测防错、夹具硬性干涉防错、断刀检测防错技术在生产线不同工序的应用。研究结果表明:在活塞工... 为提高活塞机加工自动生产线工作效率,通过分析活塞生产过程的潜在失效模式及失效机理,研究防错防混技术,分析视觉影像防错防混、夹具气密检测防错、夹具硬性干涉防错、断刀检测防错技术在生产线不同工序的应用。研究结果表明:在活塞工艺设计方面,防错防混技术可预防失效机理或失效模式产生;在加工过程检验控制方面,防错防混技术可杜绝活塞失效件流出,提高活塞机加工自动线生产效率及产品质量。 展开更多
关键词 活塞 机加工自动线 防错防混技术
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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:1
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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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基于有限元方法的柴油机锻钢活塞热分析 被引量:6
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作者 张俊青 李猛猛 +1 位作者 赵旭东 马立国 《内燃机与动力装置》 2018年第2期77-81,共5页
利用有限元分析软件ANSYS对某款中型柴油机锻钢活塞进行温度场模拟,并对活塞在热载荷下的整体变形、等效应力、环槽变形及销孔变形进行分析。分析结果显示:活塞整体温度场和变形量分布正常;喉口和环槽应力较高;环槽和销孔变形量合理,为... 利用有限元分析软件ANSYS对某款中型柴油机锻钢活塞进行温度场模拟,并对活塞在热载荷下的整体变形、等效应力、环槽变形及销孔变形进行分析。分析结果显示:活塞整体温度场和变形量分布正常;喉口和环槽应力较高;环槽和销孔变形量合理,为柴油机锻钢活塞的研发提供理论参考。 展开更多
关键词 锻钢活塞 有限元 温度场 热应力 热变形
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不同内径活塞销有限元对比分析 被引量:1
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作者 张俊青 李猛猛 +2 位作者 贾艳 赵旭东 石小明 《柴油机设计与制造》 2019年第4期32-35,共4页
应用ANSYS有限元分析软件及FE-SAFE疲劳分析软件,对某款柴油机3种不同内径活塞销方案进行对比分析,分别求得其等效应力、弯曲变形、椭圆变形及疲劳系数。对比结果显示:随着活塞销内径的增大,应力应变增加、疲劳系数降低,即整体强度降低... 应用ANSYS有限元分析软件及FE-SAFE疲劳分析软件,对某款柴油机3种不同内径活塞销方案进行对比分析,分别求得其等效应力、弯曲变形、椭圆变形及疲劳系数。对比结果显示:随着活塞销内径的增大,应力应变增加、疲劳系数降低,即整体强度降低。从强度、成本及轻量化角度考虑,活塞销内径为直径的一半是最理想的方案。本研究为后续发动机活塞销的设计提供理论参考。 展开更多
关键词 活塞销 内径 应力 应变 疲劳系数
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满足国六排放标准的直列4缸轻型柴油机活塞销孔和活塞销设计 被引量:1
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作者 李倩 楚翔宇 +2 位作者 贾志勇 曹江鹏 李珂 《柴油机设计与制造》 2024年第2期13-18,共6页
针对轻型柴油机活塞销孔部位失效问题,设计4种满足国六排放标准的直列4缸轻型柴油机活塞销孔和活塞销方案。利用有限元分析软件对其进行模拟计算,对活塞销孔接触应力和疲劳,以及活塞销应变和疲劳进行比较;同时,为验证模拟分析的准确性,... 针对轻型柴油机活塞销孔部位失效问题,设计4种满足国六排放标准的直列4缸轻型柴油机活塞销孔和活塞销方案。利用有限元分析软件对其进行模拟计算,对活塞销孔接触应力和疲劳,以及活塞销应变和疲劳进行比较;同时,为验证模拟分析的准确性,根据实际情况对其中3种方案进行了销孔液压脉冲试验验证,试验结果与模拟结果吻合良好。设计方案可为高强化柴油机活塞和活塞销设计及失效改进提供参考. 展开更多
关键词 活塞销 活塞销孔 有限元分析 失效分析
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基于有限元分析的锻钢活塞内冷油腔设计
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作者 刘召伟 孙琛媛 +1 位作者 宋树峰 倪天宝 《内燃机》 2020年第3期38-41,共4页
研究某高强化柴油机锻钢活塞内冷油腔设计,利用有限元分析软件对活塞设计方案进行模拟分析,通过对活塞温度场、销孔接触压力、各关键部位的疲劳系数对比分析,扁平形内冷油腔悬臂梁长,内冷油腔底部内侧和燃烧室底部疲劳系数偏低,有开裂... 研究某高强化柴油机锻钢活塞内冷油腔设计,利用有限元分析软件对活塞设计方案进行模拟分析,通过对活塞温度场、销孔接触压力、各关键部位的疲劳系数对比分析,扁平形内冷油腔悬臂梁长,内冷油腔底部内侧和燃烧室底部疲劳系数偏低,有开裂失效的风险,悬臂梁缩短后内冷油腔和燃烧室疲劳系数显著提高,搭载发动机进行试验验证,活塞满足发动机使用要求。结果表明:高置大容积随燃烧室形状内冷油腔结构不仅影响活塞的冷却效果同时影响活塞的结构强度,内冷油腔底部与燃烧室底部悬臂梁强度要满足可靠性要求,活塞温度超过450℃建议采用42CrMo4材料。 展开更多
关键词 锻钢活塞 燃烧室 内冷油腔 有限元分析
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Ti合金对活塞铝合金微观组织及力学性能的影响
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作者 曹宇 刘世英 +3 位作者 姜殿昌 冯增建 王君 梁乘鹏 《内燃机与配件》 2024年第2期42-44,共3页
本研究以Al-Si-Mg-Cu-Ni系活塞铝合金为研究对象,通过不同含量的Ti元素的添加,制备了不同成分的试验合金。采用SEM和EDX等方法研究了不同Ti含量的添加对合金的组织的影响,采用常温和高温拉伸试验机研究了不同Ti含量的添加对合金的力学... 本研究以Al-Si-Mg-Cu-Ni系活塞铝合金为研究对象,通过不同含量的Ti元素的添加,制备了不同成分的试验合金。采用SEM和EDX等方法研究了不同Ti含量的添加对合金的组织的影响,采用常温和高温拉伸试验机研究了不同Ti含量的添加对合金的力学性能的影响,研究表明:Ti元素的存在可以使合金的晶粒得到细化,合金的二次枝晶间距及初生Si的尺寸均随着Ti元素含量的增加而减小,且由于Ti元素所形成的沉淀相增加了活塞铝合金的强化相的联结性,从而增强了合金的力学性能;0.1%是最优化的Ti合金添加量。 展开更多
关键词 活塞铝合金 析出相 高温力学性能
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高强化柴油机铝活塞销孔开裂分析及改进
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作者 李倩 王志龙 +3 位作者 张俊青 王世利 王君 刘世英 《内燃机与动力装置》 2024年第1期64-70,共7页
基于失效机理分析某国六高强化柴油机铝活塞耐久试验中销孔开裂问题,发现活塞失效的主要原因为活塞销椭圆变形过大,导致销孔部位水平方向受力较大,疲劳强度不足。通过将活塞销孔由圆柱孔改为椭圆孔、在活塞销孔部位预留空间、将活塞销... 基于失效机理分析某国六高强化柴油机铝活塞耐久试验中销孔开裂问题,发现活塞失效的主要原因为活塞销椭圆变形过大,导致销孔部位水平方向受力较大,疲劳强度不足。通过将活塞销孔由圆柱孔改为椭圆孔、在活塞销孔部位预留空间、将活塞销内孔喇叭口改为通孔等措施对销孔结构进行改进,采用有限元分析软件对改进方案进行模拟计算,并结合销孔疲劳试验和耐久试验进行验证。结果表明:改进后的活塞销孔平均负载增加约6.5%,改进后未出现活塞销孔开裂问题。 展开更多
关键词 铝活塞 销孔开裂 有限元 试验验证
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汽车发动机活塞耐磨镶圈的结构改进
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作者 段泽成 王波 楚翔宇 《柴油机设计与制造》 2024年第4期26-29,共4页
分析了汽车发动机活塞耐磨镶圈的结构演变,结合现阶段对活塞性能的要求,通过模拟设计与现场分析相结合的方法,对耐磨镶圈的结构进行创新性设计改进。结果表明,创新结构在活塞轻量化、铸造质量、结构布局等方面具有优势,能降低活塞机械... 分析了汽车发动机活塞耐磨镶圈的结构演变,结合现阶段对活塞性能的要求,通过模拟设计与现场分析相结合的方法,对耐磨镶圈的结构进行创新性设计改进。结果表明,创新结构在活塞轻量化、铸造质量、结构布局等方面具有优势,能降低活塞机械加工过程中镶圈与基体分离的概率,提高铝液浇注流动性,保证铸造产品质量。 展开更多
关键词 活塞 耐磨镶圈 结构创新
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活塞精镗机床加工精度提高的改进方法 被引量:1
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作者 王海涛 赵庆志 +2 位作者 宋树峰 洪务礼 秦磊 《内燃机与动力装置》 2008年第2期41-43,共3页
本文针对活塞销孔精密加工中出现的实际问题,进行了分析和研究,并提出了有效的改进方案。通过对改进后的镗床进行加工验证,镗床的加工精度及其所加工活塞销孔的重要指标精度均有了显著提高。
关键词 活塞销孔 镗削机床 改进 精度
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高强化柴油机活塞加速热疲劳与等效寿命评估方法 被引量:5
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作者 姬亚萌 张卫正 +3 位作者 原彦鹏 芦红宇 郭金宝 徐云庆 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期3008-3019,共12页
针对高强化柴油机中的活塞在实机状况下热疲劳寿命难预测的问题,提出采用加速热疲劳方法的部件模拟试验寿命来预测活塞的实机寿命。基于临界面法,循环计算得到活塞在实机工作条件下和部件模拟条件下的仿真寿命结果,并运用活塞加速热疲... 针对高强化柴油机中的活塞在实机状况下热疲劳寿命难预测的问题,提出采用加速热疲劳方法的部件模拟试验寿命来预测活塞的实机寿命。基于临界面法,循环计算得到活塞在实机工作条件下和部件模拟条件下的仿真寿命结果,并运用活塞加速热疲劳试验数据对仿真的寿命数据进行验证,得到的寿命仿真计算值与试验值一致性较好,验证了临界面法的精确性;通过损伤等效分析,确定活塞实机标定工况下的寿命与台架寿命之间的关系;采用非线性拟合的方法,得到部件模拟条件试验条件下循环寿命与加载时间、最高温度之间的关联式。研究结果表明:在实机工况和部件模拟试验条件下,仿真计算得到活塞最先发生疲劳破坏的位置为喉口区域,说明二者的失效区域和失效特征具有一致性;在活塞喉口最高温度为408.6℃时,得到活塞实机标定工况下的寿命是部件模拟条件下的21.2倍;在活塞部件模拟条件下,最高温度相同时,活塞寿命随加热时间的减小而减小;加热时间相同时,活塞寿命随最高温度的增加而减小;根据拟合的关联式,得到活塞发生破坏时的活化能为61.5 kJ/mol。 展开更多
关键词 实机条件 部件模拟条件 寿命等效 加速热疲劳试验
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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
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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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一种利用外轮廓配准的活塞侧面缺陷检测方法 被引量:2
13
作者 王红艳 朱利民 +1 位作者 张潘杰 李金屏 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期75-83,共9页
为了有效地对活塞侧面进行缺陷检测,根据两个相同型号和规格的活塞在相同的光照及角度下拍摄得到的图像极其相似的特点,提出了基于外轮廓配准的活塞侧面缺陷检测方法。该方法分为四步:第一,在特定的光照条件下,对不同型号和规格的标准... 为了有效地对活塞侧面进行缺陷检测,根据两个相同型号和规格的活塞在相同的光照及角度下拍摄得到的图像极其相似的特点,提出了基于外轮廓配准的活塞侧面缺陷检测方法。该方法分为四步:第一,在特定的光照条件下,对不同型号和规格的标准活塞进行多角度的图像采集,建立标准模板库;第二,利用尺度不变特征转换算法,根据外轮廓特征点对模板图像和待检测图像做图像配准,找到两幅图像相对应的区域;第三,用相同大小的滑动窗口分别对两幅图像的相对应区域进行遍历,提取窗口内的特征,包括灰度均值、灰度方差、垂直投影、水平投影;第四,通过比较两个窗口内的特征值,判断窗口内是否存在缺陷。结果表明,该方法能够有效地检测活塞表面缺陷及确定缺陷位置,准确率约为94.78%,具有较强的实用性。 展开更多
关键词 缺陷检测 活塞表面 特征提取 图像配准
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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
14
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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材料疲劳特性对新型铝合金活塞销孔可靠性的影响 被引量:4
15
作者 程祥军 石小明 +4 位作者 王国华 王艳艳 杨志浩 田新伟 杨文强 《材料保护》 CAS CSCD 北大核心 2020年第10期15-19,共5页
为使发动机能够满足更高的使用寿命,配比一种含有Zr,V 2种元素的新型铝合金活塞材料,将其与普通铝合金活塞材料进行了系统的疲劳特性对比研究。通过2种铝合金活塞材料疲劳特性试验,测量其在不同温度、不同应力幅下的疲劳寿命曲线。结果... 为使发动机能够满足更高的使用寿命,配比一种含有Zr,V 2种元素的新型铝合金活塞材料,将其与普通铝合金活塞材料进行了系统的疲劳特性对比研究。通过2种铝合金活塞材料疲劳特性试验,测量其在不同温度、不同应力幅下的疲劳寿命曲线。结果表明:在不同温度、不同应力幅下含稀有元素的新型铝合金材料的疲劳寿命均高于普通材料。通过有限元软件,对同一模型载入2种材料不同的的疲劳特性,对其疲劳系数进行对比分析。结果显示,活塞关键部位新材料疲劳系数均高于普通材料。最后通过销孔疲劳试验对比,验证了在同一工况条件下新型铝合金活塞销孔部位可靠性更好。总结出疲劳特性较好的新型铝合金活塞材料制作的活塞其销孔的可靠性更强。 展开更多
关键词 铝合金 活塞 疲劳特性 销孔
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新型天然气发动机活塞设计研究 被引量:2
16
作者 孟栋栋 李希勇 朵小英 《内燃机》 2017年第4期17-20,共4页
针对新型天然气发动机性能的要求,研究天然气发动机主要技术特性,分别分析活塞顶面、环岸及环槽、销孔以及其他部位与柴油机活塞异同,设计了满足天然气发动机性能要求的活塞。利用有限元分析方法,对设计方案进行分析和评价。通过2 000 ... 针对新型天然气发动机性能的要求,研究天然气发动机主要技术特性,分别分析活塞顶面、环岸及环槽、销孔以及其他部位与柴油机活塞异同,设计了满足天然气发动机性能要求的活塞。利用有限元分析方法,对设计方案进行分析和评价。通过2 000 h耐久试验和20万公里路试验证,得出设计结论。 展开更多
关键词 天然气发动机 活塞设计 有限元 发动机试验
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闭式内冷油腔体积对活塞冷却的影响 被引量:4
17
作者 郝冠男 邓立君 刘瑞 《车用发动机》 北大核心 2018年第5期71-76,共6页
采用动网格技术和SSTκ-ω两相湍流模型,对内冷油腔的传热进行了数值计算,分析了不同体积内冷油腔机油的面积覆盖率和对流传热系数的变化规律。提取内冷油腔壁面的传热系数,对活塞温度场进行有限元模拟计算。结果表明,随着内冷油腔体积... 采用动网格技术和SSTκ-ω两相湍流模型,对内冷油腔的传热进行了数值计算,分析了不同体积内冷油腔机油的面积覆盖率和对流传热系数的变化规律。提取内冷油腔壁面的传热系数,对活塞温度场进行有限元模拟计算。结果表明,随着内冷油腔体积的增大,面积覆盖率和传热系数随之增大;内冷油腔体积对内冷油腔的温度有一定影响,而对活塞表面温度影响不大;在结构允许的范围内,内冷油腔的体积应尽可能大。 展开更多
关键词 内冷油腔 有限元分析 传热系数 面积覆盖率 活塞
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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
18
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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高强化柴油机活塞销孔型线设计及试验研究 被引量:10
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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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柴油机活塞头部断裂失效分析 被引量:9
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作者 王星全 吴义民 +2 位作者 王志龙 王占宜 王峰 《内燃机与动力装置》 2018年第1期82-87,共6页
活塞的失效原因复杂多样,有活塞本身的原因也有柴油机的使用因素。分析活塞失效的目的就是找出引起失效的根本原因,找到解决的办法。本文针对某柴油机活塞失效的实例进行了客观具体的分析。首先对拆机现场的情况和活塞失效的具体情况进... 活塞的失效原因复杂多样,有活塞本身的原因也有柴油机的使用因素。分析活塞失效的目的就是找出引起失效的根本原因,找到解决的办法。本文针对某柴油机活塞失效的实例进行了客观具体的分析。首先对拆机现场的情况和活塞失效的具体情况进行了描述,然后结合活塞头部断裂失效的机理,从活塞本身的原因和柴油机的使用因素两个方面进行了分析,最终判定活塞头部断裂失效的根本原因,并给出改进建议。 展开更多
关键词 活塞 撞气门 断裂 失效
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