针对发动机热冲击运行工况中冷却模块密封面存在的漏水风险,建立机体、冷却模块、螺栓、垫片的有限元模型,对冷却模块在热冲击工况中的密封性能进行仿真分析,研究螺栓数量及垫片材料对密封性能的影响。结果表明,增加螺栓数量时密封效果改进不明显,采用回弹性(补偿量)更大的不锈钢SUS301新垫片密封效果较好。经热冲击工况耐久试验考核,采用新垫片密封的发动机未出现漏水故障,为后续密封方式设计提供参考。

针对柴油机齿轮传动水泵机械密封失效问题,对水泵进行失效模式机理分析、试验验证,得出导致水泵失效的主要原因为水泵转速波动大。为降低水泵转速波动,优化柴油机发火顺序、优化减振器匹配以降低曲轴转速波动,优化齿轮系以降低高压油泵、凸轮轴等附件振动冲击影响。试验验证表明,改进方案有效,可以采用转速波动量化评价齿轮水泵可靠性,为柴油机可靠性设计提供了理论依据。

针对采用过盈配合密封的发动机出水管管接头漏水故障率高的问题,通过对漏水故障件的拆解、分析,确定漏水的主要原因为人工装配过程不规范及管接头粗糙度不达标。采用出水管固定工装、提高管接头头部粗糙度要求、管接头压装工装等改进装配工艺,重新设计2种管接头新螺纹密封结构等优化措施,并进行装配工艺试验验证。验证结果表明:过盈配合密封方式受到装配过程、零部件一致性等因素影响较大,不建议采用;F型螺柱密封结构可靠,漏水故障率仅为0.6%,且无需涂胶,对零部件螺纹配合要求不高,可有效解决管接头漏水问题。

以喷油器针阀偶件为研究对象,运用ANSYS分析软件建立针阀与针阀偶件的有限元模型,仿真分析针阀与针阀偶件的形变及等效应力、偶件在静态接触与碰撞状态下的等效应力,对比研究不同密封锥角对喷油器密封面磨损的影响。研究发现:密封锥面与压力室圆柱面交线处的形变和应力最大,不同密封锥角的针阀座最大形变基本相同,为1.4433~1.4440μm;喷油嘴针阀偶件的密封锥角为60°时,针阀偶件的最大等效应力为285.02 MPa;密封锥角为120°时,最大等效应力为318.91 MPa,最易导致喷油器针阀偶件磨损失效。

为满足矿用宽体车负荷大、整车振动大、使用工况差、曲轴后端跳动大的需求,设计开发轴向密封结构油封;开展油封抗偏心跳动能力试验、油封泵吸能力试验、摩擦转矩试验等零部件功能试验,结合整机耐久试验,对比轴向和径向密封结构油封的抗偏心跳动能力、泵吸能力、摩擦转矩、摩擦功损耗、可靠性和使用寿命。结果表明:相对传统径向密封结构油封,轴向密封结构油封的抗偏心跳动能力更优,泵吸能力更强,摩擦转矩和摩擦功损耗更低,可靠性更高,使用寿命更长。使用轴向密封结构油封可以解决矿用宽体车油封漏油问题,降低市场故障率。

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。

为减小轴向液压柱塞泵的流量脉动,利用仿真软件AMESim对柱塞泵进行建模和仿真分析,得到不同转速、阻尼孔直径、柱塞数目、斜盘倾角等条件下的流量脉动曲线。结果表明,柱塞数小于10时,偶数个柱塞的柱塞泵的流量脉动比奇数个柱塞大,且流量脉动随柱塞数的增加有所减小;在一定流速范围内,流量脉动随转速的增加而减小;转速不变时,流量脉动幅度随阻尼孔直径的增大而变大;柱塞泵的流量脉动随斜盘倾角的增大而增大。

针对某发动机在耐久试验中出现的活塞环岸断裂故障,对故障活塞进行结构强度计算、物理性能和铸造缺陷检测,确定故障原因为发动机形成液压锁;分析造成发动机液压锁液体来源,总结不同液体造成的液压锁判定方法,分析液压锁导致的活塞失效模式。结果表明:冷却液、机油和燃油是形成发动机液压锁液体的主要来源;可以通过活塞表面外观、活塞顶面积碳和发动机性能判定形成液压锁的液体类型;液压锁可以导致活塞环岸断裂和活塞顶面开裂等故障。该研究可以为液压锁形成分析提供参考。

搭建气门升程测试平台,测量全可变液压气门系统(fully hydraulic variable valve system,FHVVS)的气门运动规律,分析发动机转速、传感器动态响应特性以及数据处理方法对气门升程测量精度的影响。结果表明:凸轮轴瞬时转速波动随驱动电机转速的降低而增大,通过角标信号对采集的气门升程进行数据处理,可以减少由于瞬时转速波动导致的气门升程测量误差;传感器动态响应特性不足造成气门升程相位迟滞;气门加速度波动频率与液压压力波动频率应一致,通过选取合适的滤波截止频率准确计算气门加速度;经五点三次平滑法处理后的气门升程更接近实际结果。

泄漏是军港维修工程车液压系统存在的比较常见的故障现象。本文通过工作实践和教学实践分析总结了故障产生的原因及主要防治对策。