发动机后油封孔热变形机理分析

【目的】为了满足发动机加工和装配工艺要求,减小发动机清洗过程热变形对后油封孔加工装配精度的影响。【方法】利用商用数值分析软件进行有限元计算和对比计算,分析热变形量与热载荷的关系;使用三坐标测量仪对组件在不同螺栓拧紧状态下的半径进行测量,监测并分析热变形恢复释放受螺栓拧紧力矩影响的规律。【结果】通过有限元分析结果可知,热变形最大值出现在孔的90°和270°方向、热变形最小值出现在0°和180°方向,位于下侧的曲轴箱在50℃时热变形量远大于20℃时曲轴箱热变形量,且其在90°方向变化量表现更为明显;在不同温度载荷条件下,曲轴后油封孔会因为变形量不同,发生明显失圆现象。【结论】加工过程热载荷会造成曲轴箱后油封孔的明显变形,同时加工后螺栓拧紧力矩的释放会加速变形量的释放。气缸体组件加工受热变形规律,可作为工艺流程布置时的参考,达到合箱安装后圆度最佳。     

分离指结构对膜片弹簧载荷-变形特性的影响

建立了离合器膜片弹簧有限元模型,采用非线性有限元法对膜片弹簧载荷-变形特性进行了模拟计算,研究了分离指结构对膜片弹簧载荷-变形特性的影响。计算结果表明,分离指根部及窗孔结构是影响膜片弹簧载荷-变形特性的关键因素。探讨了窗孔结构对膜片弹簧载荷-变形特性的影响,为膜片弹簧的优化设计提供指导。     

内冷油腔振荡冷却仿真方法研究

为了得出一种较为通用的活塞内冷油腔仿真分析方法,采用数值仿真研究方法,从湍流模型、多相流模型、压力速度耦合算法以及油腔几何模型进行油腔CFD仿真分析方法的研究。通过对比分析仿真所得的平均机油填充率、机油分布、壁面平均换热系数和换热系数分布,得出在进行活塞油腔CFD模拟时,标准k-ε湍流模型可以更为经济地进行流动传热计算。可保证计算模拟精度的多相流模型CLSVOF计算结果周期间变化更小,计算结果稳定。活塞油腔瞬态仿真计算时,压力速度耦合算法PISO计算得出的流动换热结果精度更高,收敛速度和达到计算稳定的速度更快,模拟所得流动传热情况更接近实际。全油腔模型模拟效果相对于简化模型效果更好。通过对油腔各壁面区域换热系数随曲轴转角变化的分析得出:振荡过程极大增强了顶面和底面的换热,油腔内壁面中顶部壁面周期平均换热系数最大;底部壁面换热系数变化趋势与顶部壁面变化趋势基本相反,这是由机油分布以及振荡规律决定的;由于侧部壁面未收到机油强烈的冲击,换热系数随曲轴转角变化相对较平缓。     

某球型密封中橡胶圈的受力变形研究

为了更合理地提高密封件的安装和压紧的准确性,研究了橡胶变形与载荷之间的关系,建立橡胶与载荷的理论模型,并利用ANSYS建立某球型密封中V型橡胶圈的有限元模型,对接触表面施加不同的载荷,分析橡胶圈在不同面上的变形情况。结果表明,Mooney-Rivlin模型中材料常数C1,C2对变形的影响较小。载荷的变化对胶圈侧表面上的位移变化影响较大,对胶圈上表面的位移变化影响较小,在这种小位移变形下,载荷与位移的关系可以看成线性关系,通过最小二乘法拟合出载荷与位移的关系式,能够更加直观地反应载荷对胶圈在径向方向上的影响,为该密封件的安装和压紧提供理论依据,同时通过仿真分析结果验证了该理论模型的正确性。     

何时进行好?

拆卸气缸盖应在冷态下进行．如果机器尚热即行拆卸，气缸盖易变形。调整气门间隙应在冷态下进行，如在热机状态下调整，容易造成气门间隙偏大。调整机油压力应在机油温度达到70℃～90℃时进行，如果刚启动不久就调机油压力，当机器温度升高后由于机油粘度下降，往往造成机油压力偏低。测量抽底壳机油平面应在停机半小时以后进行．若一停机立即测量会造成机油量缸少，因为刚停机时，许多粘附在发动机内的机油还未流回油底壳，所以实际机油平面并不低。何时进行好?@李明诚     

冲压焊接离心泵叶轮有限元计算

为计算叶轮的应力及变形情况,在ANSYS软件中采用流固耦合方法将流场计算得到的分布压力施加到叶轮结构上,对冲压焊接离心泵叶轮进行有限元分析.首先对不同网格密度的叶轮模型进行计算,在此基础上,分别计算了设计工况下叶轮在离心载荷、流场压力载荷及两者共同作用下的等效应力及变形情况,并分析了叶轮最大应力及最大总变形随流量的变化情况.结果表明：离心载荷引起的应力及变形明显小于流场压力载荷引起的应力及变形.叶轮在流场中的应力及变形主要由流场压力载荷引起,但在考虑离心载荷后叶轮的最大应力和变形均略有增大.各种载荷作用下叶轮的等效应力在小流量工况下最大,随流量的增大不断减小.叶轮的最大总变形在小流量工况下最大,随流量的增大先减小后增大,在最高效率工况下出现最小值.     

某驱动桥壳的瞬态动力学分析

针对目前桥壳的静力学分析不能考虑惯性效应和阻尼对桥壳受力影响的问题,应用Adams/car建立了基于橡胶悬架的整车模型,进行动力学仿真,得出冲击载荷下桥壳轮毂轴承处的力-时间曲线。将该曲线作为桥壳有限元分析的输入载荷,采用ABAQUS对桥壳进行瞬态动力学分析。结果表明,采用Adams和ABAQUS联合仿真可得到各种工况下,桥壳在动载荷下的动应力和位移等动态响应,显著缩短设计周期,简化设计过程;同时为桥壳的结构优化提供重要依据。     

圆弧形诱导凸槽结构轴向抗撞性分析

为了提高薄壁构件的抗撞性,采用LS-DYNA软件对具有均匀分布诱导凸槽结构的圆截面薄壁构件进行碰撞仿真研究,分析了不同数量诱导凸槽结构对薄壁圆管变形模式、载荷变化和吸能情况的影响。经初步分析,设置的诱导凸槽结构在不影响薄壁构件吸能能力的情况下,能够显著降低最大峰值冲击载荷。     

铝活塞热应力损坏的常见形式

农用柴油机上的活塞普遍采用共晶铝硅合金制成。在工作中其预部承受温度不得超过350"C,如超过了规定的允许温度,就会使活塞产生变形或损坏。互．热变形柴油机工作过程中,燃烧室内燃烧温度最高可达2000"C,活塞顶部承受着很高的温度和压力,因而活塞上部热膨胀体积增大值高干裙部,导致活塞顶部的活塞环与活塞紧贴,将气缸壁上的润滑油刮进气缸中,引起烧机油,使活塞热变形（膨胀）更大。严重时,产生拉缸、抱缸事故,将活塞拉断。2．热裂由于长时间超负荷作业或供油过迟等原因,使发动机过热,活塞顶部温度更高,在活塞环与缸壁接触处…     

单元类型选择对钢制车轮疲劳寿命仿真的影响

车轮的疲劳寿命直接影响着车辆行驶安全,对车轮的疲劳强度和寿命进行仿真计算与分析可缩短研发周期、节省研发经费。以某型钢制车轮为例对其疲劳强度和寿命进行了仿真研究,并针对在仿真中采用的单元类型对车轮的疲劳强度和寿命的影响进行了深入分析。首先应用工程软件建立了某型钢制车轮有限元模型,并分别采用两类常用单元对结构进行离散,按照国家标准(GB/T5334-1995)规定的试验方法对车轮施加载荷条件和约束边界条件,之后对车轮进行有限元仿真和疲劳寿命计算、分析。研究结果表明,单元类型的选择对强度计算以及结构疲劳寿命的估算有明显影响,在进行仿真分析时必须充分考虑结构形态及边界条件以便选择合适的单元类型。     

螺旋槽干气密封热力耦合流场近似计算及分析

为了研究干气密封在高速高压运转下受到外力作用导致密封腔内不规则变形时的流动特性.考虑力和热作用2种情况下,分别获得密封环的变形量及其气膜厚度的近似解析式.将力变形量叠加至热弹变形中,获得热力耦合作用下密封腔内气膜厚度的近似解析式,进而获得密封腔的理论流量,并对比分析无变形、热弹变形、力变形以及热力耦合变形4种情况下的理论流量与实测流量.研究结果表明:密封腔内流量随介质压力增大而增大;当仅考虑力作用时,所获得的流量值大于试验值;仅考虑热弹作用时,流量值虽然小于试验值,但误差较大,与其他几种情况相比,热力耦合作用下密封腔内的流量值与试验值的误差较小.在工程运用中,考虑热力耦合变形为优化槽型结构参数提供了理论基础,进而达到控制流量的目的.     

双向推力轴承支承结构对润滑性能的影响

为分析水泵水轮机双向推力轴承支承结构对润滑性能的影响,建立了推力轴承的三维热弹流动力润滑数学模型,并给出了合理的边界条件. 分别通过有限差分法和大型有限元软件Ansys11.0求解热流体动力润滑模型和瓦块的热弹变形,二者之间的数据传递通过自编接口自动实现. 将文中所建立的计算模型应用于算例分析,得到额定工况下的油膜厚度、油膜压力和瓦块温度分布情况,通过对理论计算结果和试验测量结果对比发现两者吻合较好. 在此基础上分析了3种不同支承结构下的轴承静特性分布和瓦面热弹变形分布趋势.结果表明：选择合理的支承结构将明显提高轴承的润滑性能,条形支承结构和双托盘支承结构的瓦面热弹变形分布比单托盘支承结构更加合理,因此润滑性能要明显优于单托盘支承结构.     

干气密封螺旋槽内润滑气膜的热力过程

基于滑移边界条件下的雷诺方程,不考虑密封环的变形,通过PH线性化方法、迭代法求解获得了气膜压力函数式.根据气膜微尺度流体流动过程中的熵变方程,得到了螺旋槽内气膜温度场分布.考虑微槽道内气流在不同阶段的熵变过程,分析了气膜温度场在不同多变指数下的分布规律,进而在不同多变指数下计算出密封环的热弹变形量及气膜厚度近似表达式,利用广义雷诺方程求解热弹变形下的气膜压力分布.在不同多变指数下对泄漏量进行计算并与无变形时的理论泄漏量进行比对.结果表明：随着气体从外径流入内径,槽内温度先升高后降低,密封环的变形量先增大后减小,泄漏量随变形量增大而变大,从而对密封性能产生影响.试验验证了泄漏量在采用不同多变指数时更接近于实际工况.这为螺旋槽干气密封的优化设计奠定了理论基础.     

不同润滑油品对内燃机主轴承润滑性能的影响

建立了内燃机主轴承热弹性流体动力润滑模型,对3种不同牌号的润滑油品的润滑性能进行了计算研究。结果表明,使用3种润滑油,在低速和小负荷工况下,主轴承处于流体动力润滑状态,润滑性能良好;在中等转速中等负荷工况下,油膜厚度减小,油膜温度上升,摩擦功耗增加,但轴承仍能维持流体动力润滑状态;在高转速大负荷工况下,使用CD5W/30润滑油时,主轴承处于边界润滑状态,表明该润滑油不适合在模型机上使用。     

基于激光热应力法的薄膜蠕变性能评估方法

采用单脉冲激光在薄膜表面进行局部加载,对薄膜在受热区域、冷热接合部及与基体连接界面产生的热应力、热应变及应力松弛进行理论分析,研究薄膜的蠕变机制和非弹性变形的热力学响应。分析结果表明,薄膜受高温及冷却退火作用都会产生应力松弛;冷却退火还会形成拉应力,薄膜裂纹由拉应力过大引起,薄膜的蠕变性能是薄膜断裂前的热力学行为,由应力的性质和大小决定,用激光热应力法可以实现对薄膜性能的评估。     

粘弹性悬架阻尼缓冲件温度场特

对履带式车辆典型工况下的粘弹性悬架阻尼缓冲件的温度场进行分析.不考虑材料参数的温度相关性,对结构-温度的耦合场进行单向解耦;将结构分析的结果作为温度分析的条件,同时对温度模型施加边界条件.橡胶受载时为非线性大变形,使用有限元方法获得数值解.求解得到典型工况下局部过热点的位置和温度值,得到温度与影响因素的关系曲线,并进行公式拟合.分析结果可为粘弹性悬架阻尼缓冲件的结构优化提供参数.     

轴-轴承系统强度和刚度与摩擦学的耦合分析

分析了轴-轴承系统中,当轴受载变形导致轴颈倾斜时,径向滑动轴承的流体动力润滑特性。计算结果表明,此时的轴承油膜压力明显偏布且最大油膜压力增大。在轴承润滑分析的基础上,将得到的轴承油膜压力作为载荷边界条件,计算了轴的应力分布。结果显示此时轴的应力分布在轴承最大油膜压力作用的邻近区域发生了明显变化,应力数值有较大增加,影响轴的强度。     

基于温度补偿增压器转子的优化设计

针对热膨胀导致转子工作、设计尺寸不同而引起间隙布置不合理的问题,利用弹性力学理论和有限元方法,采用第一类热边界,通过ABAQUS软件分析额定工况下增压器转子温度场分布,并以温度场分析结果为初始温度,转子设计理想尺寸为初始尺寸,进一步分析转子常温下变形情况。比对变形前后尺寸变化,为转子常温设计提供参考和理论依据。     

高压大排量径向柱塞泵滑靴副流固热耦合数值模拟

针对高压大排量径向柱塞泵滑靴副油膜的摩擦与润滑失效问题,在充分考虑油液的弱可压缩性以及黏温、黏压特性基础上,对滑靴副流场及固体域结构展开流固热耦合数值模拟,探讨不同工况对滑靴副油膜的支承特性以及滑靴、定子结构强度变化的影响规律.研究结果表明:随着径向柱塞泵工作压力的升高,滑靴副油膜压力有较大幅度的上升,油膜的速度场与温度场基本不变;随着径向柱塞泵转速的增大,滑靴副油膜内油液的速度及温度均有较大幅度的上升,油膜的压力场基本不变;滑靴的最大变形与应力均出现在滑靴副中心油腔底部的阻尼孔出口边缘,该部位几何结构较薄,且承受中心油腔高压油压力载荷与温度载荷,是整个滑靴结构中强度最薄弱的部分;同时,黏性摩擦产热导致的油膜温升对滑靴副的结构强度有较大影响,也是限制柱塞泵转速提升的一个重要因素.研究结果可为高压大排量径向柱塞泵滑靴副优化设计提供一定的参考.     

分层去除材料引起的加工变形规律的仿真研究

在现代农业装备与车辆的零部件制造加工过程中,切削加工是最主要的加工方法之一.由于切削加工的适应范围广,且能达到很高的精度和很低的表面粗糙度,在机械制造工艺中占有重要地位.在切削加工中,去除材料所引起的加工变形是其中存在的突出问题之一,它直接制约研制生产的进度和质量.因此,开展分层去除材料引起的加工变形规律的仿真研究具有重大的现实意义.本文以一种工业常用的铝合金材料为对象,采用有限元法把相关的因素作为仿真过程中的初始条件与边界条件来研究材料去除对加工变形的影响,得到了分层去除材料的过程中,工件变形的规律走势.