Anma 活塞环检测与误差分析

时间:2023-03-01 15:27:20 材料毕业论文 我要投稿
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Anma 活塞环检测与误差分析

  论文关键词:活塞环 弹力 翘曲度 误差

  论文摘要:活塞环对柴油机的功率发挥有着举足轻重的作用,其寿命与制造、检测、安装等工艺密切相关。检测是重要的中间环节。本文主要针对活塞环弹力检测工装、翘曲度检测工装进行分析和讨论。

  1、问题的提出

  活塞环对发动机的功率发挥起着很大的作用,其摩擦功率占整个发动机损失功率的一半以上,而且活塞顶部所受热量主要通过活塞环传出。但由于技术等多种原因,一些活塞环安装后并不能达到预期的效果及设计要求,有些活塞环过早的磨损或折断。这些都和制造、检测、安装等工艺有关。因此,活塞环是否合格,检测就成为一个重要的中间环节,它关系着发动机的整机性能。

  2  问题分析

  下面我结合车间实际情况对活塞环检测工装(这里仅以活塞环弹力检测工装和翘曲度检测工装为例)谈几点看法。

  2.1 活塞环弹力检测

  活塞环的第一密封面要求气环径向弹力必须达到一定的标准,当第一密封面一旦形成,那么在燃气压力的作用下将加强第一密封面和形成第二密封面。若气环径向弹力达不到标准,即使再大的燃气压力也难以形成第一和第二密封面。径向压力高有利于密封并能适应高转速,因为振动随径向压力增高而减小,而转速越高进入环背与活塞的燃气压力越低,环脱离缸壁的趋势就会越明显。因此检测活塞环径向弹力就很必要和重要了。为了方便,生产中一般采用集中力代替分布的环周压力,来环成品的弹力是否符合设计要求。根据环的受力及简化得出两个与弹性模量有关的集中力:径向集中力和切向集中力。由相关条件,便可由这两种力与环的弹性模量等关系式来得到某一个力的理论值,同时也可根据两式的关系式直接相互转换或做近似相互转换。下面就以16V280ZJA柴油机活塞环为例进行说明。

  根据目前我车间的实际情况,测弹力工装采用的是用柔性钢带测切向力。如下示意图1:左图为钢带切向力测弹力,右图为径向力测弹力的示意图。径向测量机构与带式切向力测量相比,适用于大缸径活塞环,有如下优点:测量方便,测量值较为准确。因为这些活塞环径向弹力较大,而且直接加在活塞环上无其他附加外力。

图1

  若采用带式机构切向力测弹力,由于采用带式结构测量机构必然附加了一个带的弹力,使得所测弹力值大于理论弹力值。而且当活塞环较大时,较薄的钢带受到较大的力后,易损坏钢带或其附属机构。为防止较大的力破坏带所以选用的带就越厚,那么误差就越大。所以在测量时可预先测出钢带的弹力,然后用所得值与技术要求测弹力值施加的径向力之和加于钢带之上。

  测径向力机构的缺点是:所采用的力较带式的大。因此要采取施力保护措施以防集中力压伤环,如可适当加大接触面积(如采用橡胶结构)等。另外由于测的是径向力,要求所加力指向圆心,否则会产生误差,所以可以采用三点定位圆,或长横杆减少力作用线偏离圆心带来的误差。

  2.2 活塞环翘曲度检测

  当环翘曲时,会增加漏气量,甚至卡死或使环折断,因此必须严格检查翘曲度,减少测量误差。下面仍以16V280ZJA柴油机的气环测量为例说明常见测量翘曲度误差及原因。

[1]   

        图2


图3

图2为未扭曲状态下的气环受力示意图,图3为均匀扭曲状态下的气环受力示意图。根据力学及微积分算得:P=0.0133N。

又:活塞环在通过检测装置时受力简化如图4: 图4

由牛顿第二定理得:

1/2mg-f=ma/2(m为气环质量,为0.35kg;a为假定气环在通过工装检测时的加速度;g为重力加速度;f为环在工装中所受的摩擦力)

f=μN

N=P

μ=0.18(目前车间所用翘曲度检测工装材料为45钢,查资料知其摩擦系数μ)

解得:a=(mg-2μP)/m=9.796 m/s2

a>0且较大,这说明检测设备并不能完全起到检测翘曲度的作用,有可能使翘曲度超标的活塞环误检为合格。因此:检测翘曲度工装应该倾斜一定的角度、水平放置或增大μ(可以采取在金属材料里贴一层橡胶、胶木板或者其它摩擦系数大一点的材料),以减小或消除重力影响。至于倾斜角度和增大μ的多少,理论上应使加速度为零,但考虑到环的加工﹑材质、表面并不能完全一致,以及放入检测设备的角度不完全一样,所以允许有一定的加速度值(但不宜太大),大小可视需要而定。

  3、结论

  根据目前我厂的实际情况,发动机活塞环直径为180~280mm,重量从0.105 ~0.35kg,属于大缸径的活塞环。在检测时应根据具体情况采取适宜的方法,来提高测量值的准确度,进而提高发动机的工作效率,减少活塞环和活塞的损坏。

参考书目:

1)  《中外常用金属材料手册》 陕西科技出版社------------2001

2)  《设计手册》化工出版社(第二版上册)----—-1985

3)  《内燃机设计》自印教材-----------------------------2000

4)  《内燃机原理》机械工业出版社-----------------------1999

   [2] 

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Anma 活塞环检测与误差分析

  论文关键词:活塞环 弹力 翘曲度 误差

  论文摘要:活塞环对柴油机的功率发挥有着举足轻重的作用,其寿命与制造、检测、安装等工艺密切相关。检测是重要的中间环节。本文主要针对活塞环弹力检测工装、翘曲度检测工装进行分析和讨论。

  1、问题的提出

  活塞环对发动机的功率发挥起着很大的作用,其摩擦功率占整个发动机损失功率的一半以上,而且活塞顶部所受热量主要通过活塞环传出。但由于技术等多种原因,一些活塞环安装后并不能达到预期的效果及设计要求,有些活塞环过早的磨损或折断。这些都和制造、检测、安装等工艺有关。因此,活塞环是否合格,检测就成为一个重要的中间环节,它关系着发动机的整机性能。

  2  问题分析

  下面我结合车间实际情况对活塞环检测工装(这里仅以活塞环弹力检测工装和翘曲度检测工装为例)谈几点看法。

  2.1 活塞环弹力检测

  活塞环的第一密封面要求气环径向弹力必须达到一定的标准,当第一密封面一旦形成,那么在燃气压力的作用下将加强第一密封面和形成第二密封面。若气环径向弹力达不到标准,即使再大的燃气压力也难以形成第一和第二密封面。径向压力高有利于密封并能适应高转速,因为振动随径向压力增高而减小,而转速越高进入环背与活塞的燃气压力越低,环脱离缸壁的趋势就会越明显。因此检测活塞环径向弹力就很必要和重要了。为了方便,生产中一般采用集中力代替分布的环周压力,来环成品的弹力是否符合设计要求。根据环的受力及简化得出两个与弹性模量有关的集中力:径向集中力和切向集中力。由相关条件,便可由这两种力与环的弹性模量等关系式来得到某一个力的理论值,同时也可根据两式的关系式直接相互转换或做近似相互转换。下面就以16V280ZJA柴油机活塞环为例进行说明。

  根据目前我车间的实际情况,测弹力工装采用的是用柔性钢带测切向力。如下示意图1:左图为钢带切向力测弹力,右图为径向力测弹力的示意图。径向测量机构与带式切向力测量相比,适用于大缸径活塞环,有如下优点:测量方便,测量值较为准确。因为这些活塞环径向弹力较大,而且直接加在活塞环上无其他附加外力。

图1

  若采用带式机构切向力测弹力,由于采用带式结构测量机构必然附加了一个带的弹力,使得所测弹力值大于理论弹力值。而且当活塞环较大时,较薄的钢带受到较大的力后,易损坏钢带或其附属机构。为防止较大的力破坏带所以选用的带就越厚,那么误差就越大。所以在测量时可预先测出钢带的弹力,然后用所得值与技术要求测弹力值施加的径向力之和加于钢带之上。

  测径向力机构的缺点是:所采用的力较带式的大。因此要采取施力保护措施以防集中力压伤环,如可适当加大接触面积(如采用橡胶结构)等。另外由于测的是径向力,要求所加力指向圆心,否则会产生误差,所以可以采用三点定位圆,或长横杆减少力作用线偏离圆心带来的误差。

  2.2 活塞环翘曲度检测

  当环翘曲时,会增加漏气量,甚至卡死或使环折断,因此必须严格检查翘曲度,减少测量误差。下面仍以16V280ZJA柴油机的气环测量为例说明常见测量翘曲度误差及原因。

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        图2


图3

图2为未扭曲状态下的气环受力示意图,图3为均匀扭曲状态下的气环受力示意图。根据力学及微积分算得:P=0.0133N。

又:活塞环在通过检测装置时受力简化如图4: 图4

由牛顿第二定理得:

1/2mg-f=ma/2(m为气环质量,为0.35kg;a为假定气环在通过工装检测时的加速度;g为重力加速度;f为环在工装中所受的摩擦力)

f=μN

N=P

μ=0.18(目前车间所用翘曲度检测工装材料为45钢,查资料知其摩擦系数μ)

解得:a=(mg-2μP)/m=9.796 m/s2

a>0且较大,这说明检测设备并不能完全起到检测翘曲度的作用,有可能使翘曲度超标的活塞环误检为合格。因此:检测翘曲度工装应该倾斜一定的角度、水平放置或增大μ(可以采取在金属材料里贴一层橡胶、胶木板或者其它摩擦系数大一点的材料),以减小或消除重力影响。至于倾斜角度和增大μ的多少,理论上应使加速度为零,但考虑到环的加工﹑材质、表面并不能完全一致,以及放入检测设备的角度不完全一样,所以允许有一定的加速度值(但不宜太大),大小可视需要而定。

  3、结论

  根据目前我厂的实际情况,发动机活塞环直径为180~280mm,重量从0.105 ~0.35kg,属于大缸径的活塞环。在检测时应根据具体情况采取适宜的方法,来提高测量值的准确度,进而提高发动机的工作效率,减少活塞环和活塞的损坏。

参考书目:

1)  《中外常用金属材料手册》 陕西科技出版社------------2001

2)  《设计手册》化工出版社(第二版上册)----—-1985

3)  《内燃机设计》自印教材-----------------------------2000

4)  《内燃机原理》机械工业出版社-----------------------1999

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