船用发电机活塞环外工作面受力与润滑仿真
发布时间：2021-04-13 18:39
发电柴油机活塞环主要起到密封、导热、布油、刮油的作用,船用发电柴油机连续运行时间超长,活塞环与缸套的可靠润滑十分重要。本文以4L20船用发电柴油机为研究对象,通过台架试验测量并计算得到了其在1 000 r/min不同负荷状态下的运行数据,在Excite pr中建立活塞环-缸套动力学润滑仿真模型,得到了其在运行过程中活塞环的径向受力、外工作面的最小油膜厚度、轴向摩擦损失与不同负荷下活塞环外工作面轴向摩擦损失的变化情况,为船用发电柴油机的运行管理提供参考依据。
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(17)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
活塞环在径向方向上受力示意图Fig.1Theschematicdiagramoftheforcesexertedonthepistonringintheradialdirection
FH=x2x1(τ1+τ2)dx。(11)τ1τ1x1x2式中：，为剪切因子，与润滑油黏度、油膜压力、摩擦表面相对速度等因素有关;，分别表示油膜起始点和终止点，由求解雷诺方程边界条件获得。摩擦损失功耗满足关系式：P=μF。(12)式中：P为摩擦损失功耗。2建立活塞环-缸套动力学润滑仿真模型在Excitepr中建立活塞环-缸套动力学润滑仿真模型，主要包括缸套、活塞、第1道气环、第2道气环、油环、活塞销和连杆。其中活塞、活塞环为弹性体单元，活塞环与缸套间为油膜润滑。2.1柴油机主要参数本文以4L20船用发电柴油机为研究对象，其主要参数如表1所示。表14L20船用发电柴油机主要参数Tab.1Mainparametersof4L20marinedieselgenerator参数数值参数数值冲程数4缸径/mm200缸数4曲柄半径/mm166转速/r·min11000润滑油型号SAE15W-402.2活塞环型线与参数第1道环槽的深度为9mm，高度为4.09mm；第2道环槽的深度为9mm，高度为4.08mm；油环环槽的深度为8mm，高度为6.08mm。2道气环为形状参数相同的桶面环，油环为组合油环，气环桶面与油环刮油刃桶面型线使用指数函数拟合，活塞环型线与参数如图2和图3以及表2和表3所示。2.3缸内压力通过台架试验测量并计算得到1000r/min时各负荷状态下4L20船用发电柴油机的缸内压力曲线，本文使用25%和100%负荷下的数据进行比较，图4为2种负荷下缸内压力曲线。3计算结果及分析3.1100%负荷下活塞环径向受力如图5所示,第1道气环受燃烧室内气体力影响最大，环背面受到的气体压力远大于径向弹力（1181N），在压缩行程末期，随着缸内气体的压缩，活塞环受到的气体力增大，膨胀行程初期，缸内气体燃烧，第1道气环背面受到的气体压力达到峰值，外工作面受表2气环参数Tab.2Theparametersofgasring?
FH=x2x1(τ1+τ2)dx。(11)τ1τ1x1x2式中：，为剪切因子，与润滑油黏度、油膜压力、摩擦表面相对速度等因素有关;，分别表示油膜起始点和终止点，由求解雷诺方程边界条件获得。摩擦损失功耗满足关系式：P=μF。(12)式中：P为摩擦损失功耗。2建立活塞环-缸套动力学润滑仿真模型在Excitepr中建立活塞环-缸套动力学润滑仿真模型，主要包括缸套、活塞、第1道气环、第2道气环、油环、活塞销和连杆。其中活塞、活塞环为弹性体单元，活塞环与缸套间为油膜润滑。2.1柴油机主要参数本文以4L20船用发电柴油机为研究对象，其主要参数如表1所示。表14L20船用发电柴油机主要参数Tab.1Mainparametersof4L20marinedieselgenerator参数数值参数数值冲程数4缸径/mm200缸数4曲柄半径/mm166转速/r·min11000润滑油型号SAE15W-402.2活塞环型线与参数第1道环槽的深度为9mm，高度为4.09mm；第2道环槽的深度为9mm，高度为4.08mm；油环环槽的深度为8mm，高度为6.08mm。2道气环为形状参数相同的桶面环，油环为组合油环，气环桶面与油环刮油刃桶面型线使用指数函数拟合，活塞环型线与参数如图2和图3以及表2和表3所示。2.3缸内压力通过台架试验测量并计算得到1000r/min时各负荷状态下4L20船用发电柴油机的缸内压力曲线，本文使用25%和100%负荷下的数据进行比较，图4为2种负荷下缸内压力曲线。3计算结果及分析3.1100%负荷下活塞环径向受力如图5所示,第1道气环受燃烧室内气体力影响最大，环背面受到的气体压力远大于径向弹力（1181N），在压缩行程末期，随着缸内气体的压缩，活塞环受到的气体力增大，膨胀行程初期，缸内气体燃烧，第1道气环背面受到的气体压力达到峰值，外工作面受表2气环参数Tab.2Theparametersofgasring?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于联合仿真的柴油机缸套-活塞环磨损计算分析[J]. 何星,毛杰键,周梓发,俞增清. 润滑与密封. 2019(05)
[2]自由活塞发动机活塞环-气缸套的润滑及摩擦特性[J]. 李延骁,左正兴,冯慧华. 内燃机学报. 2018(04)
[3]润滑油对发动机活塞环油膜厚度及整车油耗的影响[J]. 汤春球,尹凯峰,莫易敏,何润,韦于刚. 润滑与密封. 2017(10)
[4]内燃机活塞组件动力学的研究现状与展望[J]. 赵军伟,孙军,张正,徐志豪. 机械设计. 2017(04)
[5]船用发电柴油机在线监测系统的设计[J]. 王黎,汪涛. 舰船科学技术. 2016(14)
[6]进口润滑条件对活塞环-缸套摩擦副润滑性能的影响[J]. 孙军,刘广胜,许枫,苗恩铭,宋现浩,舒磊,朱黄龙,徐志豪,张正,赵军伟. 摩擦学学报. 2015(04)
[7]活塞环-缸套动力润滑分析及结构优化设计[J]. 张俊红,李周裕,何振鹏,张桂昌,谢伟松,李林洁. 机械设计. 2013(10)
[8]活塞环润滑及摩擦损失仿真分析[J]. 卢熙群,郭宜斌,何涛. 船海工程. 2009(05)
[9]用耦合分析法研究内燃机活塞环—气缸套传热润滑摩擦问题[J]. 周龙,白敏丽,吕继组,刘佳伟. 内燃机学报. 2008(01)
本文编号：3135810
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(17)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
活塞环在径向方向上受力示意图Fig.1Theschematicdiagramoftheforcesexertedonthepistonringintheradialdirection
FH=x2x1(τ1+τ2)dx。(11)τ1τ1x1x2式中：，为剪切因子，与润滑油黏度、油膜压力、摩擦表面相对速度等因素有关;，分别表示油膜起始点和终止点，由求解雷诺方程边界条件获得。摩擦损失功耗满足关系式：P=μF。(12)式中：P为摩擦损失功耗。2建立活塞环-缸套动力学润滑仿真模型在Excitepr中建立活塞环-缸套动力学润滑仿真模型，主要包括缸套、活塞、第1道气环、第2道气环、油环、活塞销和连杆。其中活塞、活塞环为弹性体单元，活塞环与缸套间为油膜润滑。2.1柴油机主要参数本文以4L20船用发电柴油机为研究对象，其主要参数如表1所示。表14L20船用发电柴油机主要参数Tab.1Mainparametersof4L20marinedieselgenerator参数数值参数数值冲程数4缸径/mm200缸数4曲柄半径/mm166转速/r·min11000润滑油型号SAE15W-402.2活塞环型线与参数第1道环槽的深度为9mm，高度为4.09mm；第2道环槽的深度为9mm，高度为4.08mm；油环环槽的深度为8mm，高度为6.08mm。2道气环为形状参数相同的桶面环，油环为组合油环，气环桶面与油环刮油刃桶面型线使用指数函数拟合，活塞环型线与参数如图2和图3以及表2和表3所示。2.3缸内压力通过台架试验测量并计算得到1000r/min时各负荷状态下4L20船用发电柴油机的缸内压力曲线，本文使用25%和100%负荷下的数据进行比较，图4为2种负荷下缸内压力曲线。3计算结果及分析3.1100%负荷下活塞环径向受力如图5所示,第1道气环受燃烧室内气体力影响最大，环背面受到的气体压力远大于径向弹力（1181N），在压缩行程末期，随着缸内气体的压缩，活塞环受到的气体力增大，膨胀行程初期，缸内气体燃烧，第1道气环背面受到的气体压力达到峰值，外工作面受表2气环参数Tab.2Theparametersofgasring?
FH=x2x1(τ1+τ2)dx。(11)τ1τ1x1x2式中：，为剪切因子，与润滑油黏度、油膜压力、摩擦表面相对速度等因素有关;，分别表示油膜起始点和终止点，由求解雷诺方程边界条件获得。摩擦损失功耗满足关系式：P=μF。(12)式中：P为摩擦损失功耗。2建立活塞环-缸套动力学润滑仿真模型在Excitepr中建立活塞环-缸套动力学润滑仿真模型，主要包括缸套、活塞、第1道气环、第2道气环、油环、活塞销和连杆。其中活塞、活塞环为弹性体单元，活塞环与缸套间为油膜润滑。2.1柴油机主要参数本文以4L20船用发电柴油机为研究对象，其主要参数如表1所示。表14L20船用发电柴油机主要参数Tab.1Mainparametersof4L20marinedieselgenerator参数数值参数数值冲程数4缸径/mm200缸数4曲柄半径/mm166转速/r·min11000润滑油型号SAE15W-402.2活塞环型线与参数第1道环槽的深度为9mm，高度为4.09mm；第2道环槽的深度为9mm，高度为4.08mm；油环环槽的深度为8mm，高度为6.08mm。2道气环为形状参数相同的桶面环，油环为组合油环，气环桶面与油环刮油刃桶面型线使用指数函数拟合，活塞环型线与参数如图2和图3以及表2和表3所示。2.3缸内压力通过台架试验测量并计算得到1000r/min时各负荷状态下4L20船用发电柴油机的缸内压力曲线，本文使用25%和100%负荷下的数据进行比较，图4为2种负荷下缸内压力曲线。3计算结果及分析3.1100%负荷下活塞环径向受力如图5所示,第1道气环受燃烧室内气体力影响最大，环背面受到的气体压力远大于径向弹力（1181N），在压缩行程末期，随着缸内气体的压缩，活塞环受到的气体力增大，膨胀行程初期，缸内气体燃烧，第1道气环背面受到的气体压力达到峰值，外工作面受表2气环参数Tab.2Theparametersofgasring?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于联合仿真的柴油机缸套-活塞环磨损计算分析[J]. 何星,毛杰键,周梓发,俞增清. 润滑与密封. 2019(05)
[2]自由活塞发动机活塞环-气缸套的润滑及摩擦特性[J]. 李延骁,左正兴,冯慧华. 内燃机学报. 2018(04)
[3]润滑油对发动机活塞环油膜厚度及整车油耗的影响[J]. 汤春球,尹凯峰,莫易敏,何润,韦于刚. 润滑与密封. 2017(10)
[4]内燃机活塞组件动力学的研究现状与展望[J]. 赵军伟,孙军,张正,徐志豪. 机械设计. 2017(04)
[5]船用发电柴油机在线监测系统的设计[J]. 王黎,汪涛. 舰船科学技术. 2016(14)
[6]进口润滑条件对活塞环-缸套摩擦副润滑性能的影响[J]. 孙军,刘广胜,许枫,苗恩铭,宋现浩,舒磊,朱黄龙,徐志豪,张正,赵军伟. 摩擦学学报. 2015(04)
[7]活塞环-缸套动力润滑分析及结构优化设计[J]. 张俊红,李周裕,何振鹏,张桂昌,谢伟松,李林洁. 机械设计. 2013(10)
[8]活塞环润滑及摩擦损失仿真分析[J]. 卢熙群,郭宜斌,何涛. 船海工程. 2009(05)
[9]用耦合分析法研究内燃机活塞环—气缸套传热润滑摩擦问题[J]. 周龙,白敏丽,吕继组,刘佳伟. 内燃机学报. 2008(01)
本文编号：3135810
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