本文论述了石油钻井用190系列柴油机的安全保护装置—油压低自动停车装置的结构、工作原理以及在使用中出现漏油的原因,并提出了解决的措施建议。实施后取得的效果。

为改善高速工况下全可变气门正时机构性能,以某液压驱动全可变气门机构为例,采用ADINA软件对气门机构的气门运动规律及液压系统内压力波动进行计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真分析,并结合K157型发动机进行试验研究对比。结果表明:通过调节泄油相位角,气门正时机构仿真模型可实现配气相位、气门升程全可变;泄油相位角对气门运动规律影响较大,曲轴转速对气门运动规律的影响较小;液压系统压力波动大过严重影响机构的可靠性;基于理论分析,可从减小运动组件质量、采用直流道、增加气门弹簧的设计刚度及预紧力等方面,提高气门机构性能。

分析某船用柴油机气缸盖内部穴蚀导致的漏水的问题,得出气缸盖穴蚀的原因为死水区的存在不利于散热并加剧气泡的产生导致穴蚀。利用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)软件对气缸盖内部冷却水流道进行流体动力学仿真,根据仿真结果对柴油机的气缸盖内部流道改进,设计改进型的水封套管,消除死水区并改善气缸盖内冷却水的流动状态,解决气缸盖内部穴蚀的问题。

采用等离子淬火技术对缸孔进行淬火,结合设备主要技术参数,研究等离子淬火的原理以及工作电流、扫描速度、硬化面积比对硬化层深度、硬度、宽度的影响,利用正交试验方法,选用最佳工艺参数,进行等离子淬火试验,通过对试验检测数据的分析,验证工作电流、扫描速度、硬化面积比对等离子淬火的影响,确定最佳工艺参数为工作电流70A、扫描速度10m/min、网纹头数12。通过与普通气缸套进行磨损试验对比,得出等离子淬火技术能增加缸孔的耐磨性能的结论。

为解决发动机气缸盖零部件温度梯度过大,热负荷产生的热应力和机械应力叠加导致气缸盖热疲劳失效的问题,通过实测灰铸铁气缸盖鼻梁区温度场分布,追踪气缸盖升温响应及其随冷却液、进气温度等不同影响因素的变化规律,为评估气缸盖热负荷水平和安全性及气缸盖设计与仿真计算提供参考。

以某柴油机气缸盖为研究对象,通过对50余个气缸盖进行不同边界条件进行热疲劳试验,获取不同边界条件下的气缸盖疲劳寿命。对试验结果进行数据分析得到修正的气缸盖热疲劳寿命,并预测其他边界的热疲劳寿命。对气缸盖台架的耐久试验进行分析预测,结果表明:气缸盖度低于360℃,预测热疲劳循寿命为在20000次循环以上,预测负载循环耐久试验可达10000h以上,满足气缸盖使用要求。

为解决发动机气缸盖气门阀座底孔深度检测困难问题,对气门阀座底孔的技术要求进行详细分析,设计阀座深度测量方案及专用工具。测量工具由测量块、探针、螺钉、紧固套、千分表和标准块组成,以标准块U型槽的深度为基准,根据千分表指针的摆动距离计算阀座底孔深度。测量工具的测量系统分析(measurement system analysis,MSA)验证结果表明,量具的重复性和再现性符合要求,适用于阀座底孔深度的测量。该量具能快速准确地测量阀座底孔深度,结构简单紧凑,使用方便,满足生产线的检测效率和精度要求。

为解决发动机气缸体缸孔止口倒角人工目测法测量精度低、难以满足生产需要的问题,基于缸孔止口倒角测量原理,设计缸孔止口倒角专用测量工具,进行样本测量,并用Minitab软件分析专用测量工具测得的样本数据的重复性波动、再现性波动、测量系统波动、部件间波动、合计波动。结果表明:该量具可实现缸孔止口倒角的便捷测量,相比传统的目测法,大大提高了产品检测精度和满足生产要求;系统波动评价因数16.92%,公差评价因数29.95%,均在10%~30%的有效评价范围内,验证测量工具及测量方法有效。

针对某柴油机在耐久试验后气缸套一环上止点处四点磨损故障,对气缸套、活塞以及活塞环进行仿真分析,结果表明:热态下机体及气缸套变形过大是气缸套四点磨损的主因。采取加宽、加厚机体上顶面,机体气缸套一环位置机体主推力、副推力两侧增加横向、竖向加强筋,加厚机体支撑肩下部等改进措施提升机体刚度。仿真结果表明:新方案气缸套一环变形平均减小了16%,与气缸套接触压力更加均匀,与气缸套间隙平均减小了78%,改善了气缸套一环处的异常磨损。

为提高气缸盖碗型塞压装效率和压装质量,研究机器人代替传统专机压装碗型塞工艺。采用计算机虚拟仿真技术,设计机器人压装碗型塞所需夹具、夹具支撑装置等必需设备;根据生产线现场实际情况设计机器人压装碗型塞工艺总体布局。分析机器人压装碗型塞详细流程,进行离线编程,实现机器人压装碗型塞系统仿真运行。仿真及实际应用结果表明:仿真压装过程中未出现设备干涉点,设备安装满足实际场地要求,生产节拍为36 s/件,满足生产要求。