【作者】

Yihu Tang

【摘要】

注：版权归CIMAC所有 活塞组件是船用柴油机的关键部件之一，通常在高速、高温、高压的苛刻环境下工作。活塞组件和气缸套间的摩擦学性能，包括润滑、摩擦和磨损等几个方面，对发动机的设计至关重要。它与柴油机的经济性、可靠性及使用寿命息息相关。因此，活塞组件的摩擦学研究在近年发动机的性能开发中受到越来越多的关注。 本文基于仿真分析和试验验证，从摩擦学的角度介绍了一种新型柴油机活塞组件的开发。活塞组件由活塞顶、活塞裙、活塞销和3个活塞环组成，失效形式表现为顶裙接触面的微动磨损、销与销座的磨损和拉缸现象。本文在设计阶段考虑了这些失效模式的影响因素。 在仿真分析阶段，活塞组件的摩擦学仿真在新型船用柴油机指定的工况下进行。通过流固耦合分析，得到活塞、活塞环和缸套的温度分布和变形情况，同时还计算评估了活塞顶和裙部之间的接触，活塞销和销座之间的接触。然后分析了活塞组件的摩擦动力学，从中可以获得活塞的二次运动及其摩擦性能，包括油膜厚度，摩擦损失和油耗。根据摩擦学分析，通过优化顶裙接触轮廓，优化销孔轮廓，降低缸套温度，降低环张力和优化裙部轮廓以改进活塞组件的设计。 试验验证环节在往复试验台和发动机试验台上进行。首先通过研究磨损系数和抗划伤性能，使用往复式试验台评估设计材料的选择和缸套珩磨参数。然后在2000h极限测试后，在发动机试验台上验证装有新型活塞组件的发动机的使用性能和耐久性能。耐久性试验后对活塞总成进行外观检查和参数测量。研究结果表明，根据上述方法开发的活塞组件达到了预期的设计目标。

【会议名称】

第29届CIMAC会议

【会议地点】

加拿大 温哥华

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