UNIVER氣缸擊動(dòng)力學(xué)建模與仿真分析
將UNIVER氣缸在行程末端的擊問題看成一個(gè)由細(xì)長活塞桿、質(zhì)量負(fù)載、活塞以及端蓋組成的振動(dòng)系統(tǒng)。首先應(yīng)用彈性體的一維波動(dòng)方程建立細(xì)長活塞桿縱向振動(dòng)變形的數(shù)學(xué)模型,用模態(tài)疊加方法解析了擊力、接觸位移以及接觸時(shí)間。然后利用非線性有限元軟件LS-DYNA對UNIVER氣缸擊過程進(jìn)行數(shù)值仿真計(jì)算分析,詳細(xì)研究了當(dāng)驅(qū)動(dòng)負(fù)載質(zhì)量以及活塞初始擊速度不同時(shí),活塞擊接觸面接觸合力和接觸作用時(shí)間的變化情況。

UNIVER氣缸擊動(dòng)力學(xué)建模與仿真分析
正工程機(jī)械柴油機(jī),發(fā)生毀UNIVER氣缸墊后,如果不仔細(xì)查找故障原因,而只是采取更換新缸墊的辦法,往往還會(huì)在短時(shí)間內(nèi)再次發(fā)生墊事故。由于接連不斷地發(fā)生毀缸墊,就會(huì)使缸套發(fā)生變形,缸體和缸蓋在缸孔之間的過橋處燒蝕出溝痕,這樣缸蓋、缸體就易報(bào)廢。因此在發(fā)現(xiàn)此類故障時(shí),要仔細(xì)分析和查找出原因,然后再采取相應(yīng)的措施。 UNIVER氣缸墊滲漏是由于UNIVER氣缸墊局部預(yù)緊力不夠造成的,柴油機(jī)燒燃的高溫、高壓燃?xì)忾_始在UNIVER氣缸墊密封面預(yù)緊力低的部位,慢慢滲漏,嚴(yán)重時(shí)反復(fù)滲漏的燃?xì)庥衷斐蓺鈮|燒損,形成刺漏,使柴油機(jī)不能正常工作。為了抑制偏心負(fù)載對垂直放置的擺動(dòng)UNIVER氣缸運(yùn)動(dòng)造成的影響,首先提出了能夠定量表示偏心負(fù)載對垂直放置的擺動(dòng)UNIVER氣缸影響程度的速度穩(wěn)定性指標(biāo)αv,隨后提出了使擺缸兩工作腔在某一角度范圍內(nèi)瞬間連通,利用增大背壓的方法提高擺缸系統(tǒng)速度穩(wěn)定性的解決辦法,建立了垂直放置、偏心負(fù)載作用下且具有連通孔的擺缸數(shù)學(xué)模型,在該模型的基礎(chǔ)上以速度穩(wěn)定性指標(biāo)αvzui小為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù),采用遺傳算法對擺缸工作腔連通孔進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì).仿真和試驗(yàn)結(jié)果證明該方法有效地解決了擺缸速度穩(wěn)定性問題.緩是研制高速UNIVER氣缸要解決的關(guān)鍵問題。在研究高速UNIVER氣缸緩的過程中發(fā)現(xiàn)活塞進(jìn)入穩(wěn)定階段速度會(huì)發(fā)生劇烈反彈,分析活塞速度在穩(wěn)定階段反彈的主要原因,設(shè)計(jì)由帶有固定容腔的壓力反饋式緩閥、溢流閥和排氣閥組成的緩系統(tǒng)并對其進(jìn)行仿真及試驗(yàn)研究。UNIVER氣缸體裂紋檢查穿孔及較大的外表裂紋,肉眼觀察即可發(fā)現(xiàn);內(nèi)部細(xì)小裂紋可在水壓試驗(yàn)器上進(jìn)行檢查;對非水道壁上的表面裂縫和缺陷,可以采用油浸法來檢驗(yàn)。良好的或修復(fù)好的UNIVER氣缸體,在3~4千克力/厘米~2水壓下,2~3分鐘內(nèi)不應(yīng)有滲漏現(xiàn)象。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體裂紋常見部位如圖。補(bǔ)板法修理UNIVER氣缸體裂紋若裂紋產(chǎn)生在強(qiáng)度要求不高的UNIVER氣缸體外部且較集中,可用補(bǔ)板法修復(fù)。先在裂紋端部鉆止裂孔4~5,將裂紋處打膳平整,然后配制低碳鋼補(bǔ)板(厚3~5毫米,大小以蓋著裂紋邊緣25~30毫米為宜),將補(bǔ)板與裂紋表面配鉆井在缸體上攻絲,墊上兩面涂有鉛油的薄石棉板,用螺釘把補(bǔ)板緊固在缸體裂紋處。結(jié)果表明,此緩系統(tǒng)有效地控制了穩(wěn)定階段活塞速度反彈,并對活塞速度變化有足夠的自適應(yīng)能力。機(jī)械表式檢測裝置滿足不了內(nèi)燃機(jī)UNIVER氣缸爆發(fā)壓力和壓縮壓力在高溫、高壓脈動(dòng)氣體擊和有機(jī)械振動(dòng)的環(huán)境下檢測的使用要求。

UNIVER氣缸擊動(dòng)力學(xué)建模與仿真分析
對比分析了理論解析解與LS-DYNA數(shù)值解,驗(yàn)證了解析解的準(zhǔn)確性,得出了擊力分別隨速度和負(fù)載的變化規(guī)律;進(jìn)一步擊振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行了頻率分析,并研究了UNIVER氣缸擊力的變化原因。研究結(jié)果為UNIVER氣缸的設(shè)計(jì)和使用提供了理論和實(shí)際參考。采用以SIMOX技術(shù)制備的SOI晶片,在微加工平臺(tái)上制作了傳感器硅芯片,通過耐高溫封裝工藝和在寬溫區(qū)進(jìn)行溫度熱漂移的補(bǔ)償,制作了高精度、穩(wěn)定性佳的耐高溫壓阻式壓力傳感器,配置放大電路后的內(nèi)燃機(jī)UNIVER氣缸壓力智能檢測儀保證了測試結(jié)果的科學(xué)性、真實(shí)性和合理性。