农业机械发动机活塞型线特性分析
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部 不易 与缸套 接触 目前 常用 的方法 是 通过参 考 同类
形 ，用径 向刚度来表 明其 在一定力作用 下的径 向变形 ；
６ １活塞缸 套 间的阻尼 力 ．取 决于变 形速度
计 算 模 型 如 图 １所示 ．模 型 的输 入 条件 包 含 活 塞 、活塞销 、活 塞环 、连杆 和缸 套等 运动件 的 质量 和
第 ３ ４卷 第 ５期 ２ ０ １ ３年 ９月
中国农机化学报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ｌ ａ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａｇ ｉ ｒ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
Ｖｏ １ ． ３４ Ｎｏ ． ５ Ｓｅ ｐ． ２ ０１ ３
３ ４ ｆ ５ １ ： ６ ４ — ６ ８
０ 引言
我 国是 一个 农业 大 国 ．农业 生产 大部 分 已经实 现
１ ５ ５ ｍ ｍ；连 杆长 度 ２ ５ １ ｍ ｍ；活塞高 度 １ ３ ３ ． ８ ｍ ｍ；活 塞
质量 ２ ５ ２ ０ ｇ ；连 杆 质 量 ３ ． ８ ２ ６ ｋ ｇ ；惯 量 ０ ． ０ ４ ７ ４ ｋ ｇ ・ ｍ ；
消耗 作 为评 定 活塞 型线优 劣的标 准
刚度等 属性及 表 面轮廓 ，其 中活塞及 缸套 的刚度 、轮
廓对 活塞运 动影 响很 大 ．必 须定 义准 确 本文 利用有
限元法 计算 活塞 的刚度翻． 根 据发 动机 缸套 温度 场及相
关变形 数据 计算 得 到缸套 、活 塞轮廓 。仿 真所 用 的缸
机 型进行初 步设 计 ．然后进 行试 验 ．这样 不但 耗 时耗 费 ．而且 精 度低 本 文通 过 Ａ Ｖ Ｌ Ｇ ｌ ｉ ｄ ｅ软件 对 活塞 动 力学 进行 分析 ．同时考虑不 同冷 态配 缸 间隙 和偏置 等 参数 ．进 行活 塞外轮 廓线 的优 化计算 本 文 以润 滑油
摘 要 ：以 某 农 业 机 械 发 动 机 为研 究 对 象 ，采用 Ａ Ｖ Ｌ — Ｇ ｌ ｉ ｄ ｅ软 件 对 发 动 机 不 同的 活 塞 型 线 特 性 进 行 分 析 在 应 用 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ 软件 计 算 得 到 活 塞 和 缸套 变 形 的 基 础上 ，利 用 Ａ Ｖ Ｌ — Ｇ ｌ ｉ ｄ ｅ对不 同的 活 塞 裙 部 型线 下 机 油 消 耗 进 行 计算 与分 析 计 算 结 果
压 曲线是 发 动机转 速设 定为 ２ ０ ０ ０ ｒ ｐ ｍ时缸压与 曲轴转 角变化 的关 系曲线 ．由 Ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ 软件模 拟计 算 出来 的 ．存
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ０ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ２ ０ ９ ５ － ５ ５ ５ ３ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ５ ． ０ １ ６
农 业机械发 动机活塞型线特性分析 术
吴金 妹 ，彭晗 ，徐 学滢
（ 华北 水利水 电学 院 ，河南 郑州 。４ ５ ０ ０ １ １ ）
汽缸与 活塞 间隙 ０ ． １ ０ ｍｍ 模 型 的建 立基 于下列假 设 ： １ １仅 考 虑在 Ｔ Ｓ和 Ａ Ｔ Ｓ构 成 的平 面 中 的活 塞 运
动 ：仅 列 出该 平面 中的动 力学方程 ：
了 机 械化 农 业 生 产 的不 断 扩 大 也 促 进 农 机 化 的 发
展 ．农 业 机 械 在 在 整 个 农 业 生 产 中 的作 用 也 日趋 重 要 ，而发 动机作 为农 业机械 的 动力装 置 ．对农 业机 械
机来 说 ．活塞 与缸套 之 间的间 隙对发 动机 整机 性 能影
响很 大 ，间 隙选 择过 大 ，则 气 密性差 、窜气 、机油 消
耗量 大 、曲轴箱 背压 高 ，导致 噪声 和振 动加剧 ：间隙 选择 过小 又易 拉缸 所 以选 用 合理 的冷 态配缸 间 隙非 常 重要 ．既要保 证活 塞具 有 良好 的导 向 ．又要 保证 头
的性 能影 响很大 其 中发动 机 的活塞 和缸 套是农 业 机 械用 发动机 的重 要组 成部分 之一 ．其 性能 的好 坏直 接 关 系到农业 机械 发动 机 的性 能好 坏 活塞 裙部 在汽 缸
２ １曲轴 恒速 旋 转 ：不 考 虑任 何 转 速 不 均匀 性 造
成 的影 响 ：
文 章 编 号 ：２ ０ ９ ５ — ５ ５ ５ ３ ￣０ １ 传 感 器 网 络 的葡 萄 现 场 干制 技 术 【 Ｊ 】 ． 中 国农 机 化学 报 ， ２ ０ １ ３ ， ３ ４ （ ５ ） ： ６ ４ — ６ ８
张焕 英 ． Ｗｉ ｒ ｅ ｌ ｅ ｓ ｓ Ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ Ｎ ｅ ｔ ｗ ｏ ｒ ｋ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ — ｓ ｉ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｐ ｅ ｄ ｒ ｙ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｆ Ｊ ］ ． Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａ ｇ ｒ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ２ ０ １ ３ ，
３ ）为简 化模 型 ，缸 套 、连杆 和 曲轴都 是 刚性 的 ， 绞连接 为零 间隙 ： ４ ）活塞 和 缸套 多项 式 轮 廓 ：用 多 项 式 来 拟合 表 面 ．并 可进行 插值 ： ５ １径 向 弹性 体 活塞 ：仅 考 虑 活塞 在 径 向上 的变
内 的主要作 用是 导 向 、承受 侧推 力 和传热 。对 于发 动
表 明 ，选 择 合 适 的 型 线可 以有 效 地 降低 润 滑 油 消 耗 。这 一 结 论 为农 业 机 械 发 动 机活 塞 优 化设 计 提 供 了依 据 。 关键 词 ：农 业 机 械 ：发动 机 ：活 塞 型线 ； 润 滑 油 消耗
中 图分 类 号 ：Ｔ Ｋ ４ ０ ３
文 献标 识 码 ：Ａ
形 ，用径 向刚度来表 明其 在一定力作用 下的径 向变形 ；
６ １活塞缸 套 间的阻尼 力 ．取 决于变 形速度
计 算 模 型 如 图 １所示 ．模 型 的输 入 条件 包 含 活 塞 、活塞销 、活 塞环 、连杆 和缸 套等 运动件 的 质量 和
第 ３ ４卷 第 ５期 ２ ０ １ ３年 ９月
中国农机化学报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ｌ ａ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａｇ ｉ ｒ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
Ｖｏ １ ． ３４ Ｎｏ ． ５ Ｓｅ ｐ． ２ ０１ ３
３ ４ ｆ ５ １ ： ６ ４ — ６ ８
０ 引言
我 国是 一个 农业 大 国 ．农业 生产 大部 分 已经实 现
１ ５ ５ ｍ ｍ；连 杆长 度 ２ ５ １ ｍ ｍ；活塞高 度 １ ３ ３ ． ８ ｍ ｍ；活 塞
质量 ２ ５ ２ ０ ｇ ；连 杆 质 量 ３ ． ８ ２ ６ ｋ ｇ ；惯 量 ０ ． ０ ４ ７ ４ ｋ ｇ ・ ｍ ；
消耗 作 为评 定 活塞 型线优 劣的标 准
刚度等 属性及 表 面轮廓 ，其 中活塞及 缸套 的刚度 、轮
廓对 活塞运 动影 响很 大 ．必 须定 义准 确 本文 利用有
限元法 计算 活塞 的刚度翻． 根 据发 动机 缸套 温度 场及相
关变形 数据 计算 得 到缸套 、活 塞轮廓 。仿 真所 用 的缸
机 型进行初 步设 计 ．然后进 行试 验 ．这样 不但 耗 时耗 费 ．而且 精 度低 本 文通 过 Ａ Ｖ Ｌ Ｇ ｌ ｉ ｄ ｅ软件 对 活塞 动 力学 进行 分析 ．同时考虑不 同冷 态配 缸 间隙 和偏置 等 参数 ．进 行活 塞外轮 廓线 的优 化计算 本 文 以润 滑油
摘 要 ：以 某 农 业 机 械 发 动 机 为研 究 对 象 ，采用 Ａ Ｖ Ｌ — Ｇ ｌ ｉ ｄ ｅ软 件 对 发 动 机 不 同的 活 塞 型 线 特 性 进 行 分 析 在 应 用 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ 软件 计 算 得 到 活 塞 和 缸套 变 形 的 基 础上 ，利 用 Ａ Ｖ Ｌ — Ｇ ｌ ｉ ｄ ｅ对不 同的 活 塞 裙 部 型线 下 机 油 消 耗 进 行 计算 与分 析 计 算 结 果
压 曲线是 发 动机转 速设 定为 ２ ０ ０ ０ ｒ ｐ ｍ时缸压与 曲轴转 角变化 的关 系曲线 ．由 Ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ 软件模 拟计 算 出来 的 ．存
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ０ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ２ ０ ９ ５ － ５ ５ ５ ３ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ５ ． ０ １ ６
农 业机械发 动机活塞型线特性分析 术
吴金 妹 ，彭晗 ，徐 学滢
（ 华北 水利水 电学 院 ，河南 郑州 。４ ５ ０ ０ １ １ ）
汽缸与 活塞 间隙 ０ ． １ ０ ｍｍ 模 型 的建 立基 于下列假 设 ： １ １仅 考 虑在 Ｔ Ｓ和 Ａ Ｔ Ｓ构 成 的平 面 中 的活 塞 运
动 ：仅 列 出该 平面 中的动 力学方程 ：
了 机 械化 农 业 生 产 的不 断 扩 大 也 促 进 农 机 化 的 发
展 ．农 业 机 械 在 在 整 个 农 业 生 产 中 的作 用 也 日趋 重 要 ，而发 动机作 为农 业机械 的 动力装 置 ．对农 业机 械
机来 说 ．活塞 与缸套 之 间的间 隙对发 动机 整机 性 能影
响很 大 ，间 隙选 择过 大 ，则 气 密性差 、窜气 、机油 消
耗量 大 、曲轴箱 背压 高 ，导致 噪声 和振 动加剧 ：间隙 选择 过小 又易 拉缸 所 以选 用 合理 的冷 态配缸 间 隙非 常 重要 ．既要保 证活 塞具 有 良好 的导 向 ．又要 保证 头
的性 能影 响很大 其 中发动 机 的活塞 和缸 套是农 业 机 械用 发动机 的重 要组 成部分 之一 ．其 性能 的好 坏直 接 关 系到农业 机械 发动 机 的性 能好 坏 活塞 裙部 在汽 缸
２ １曲轴 恒速 旋 转 ：不 考 虑任 何 转 速 不 均匀 性 造
成 的影 响 ：
文 章 编 号 ：２ ０ ９ ５ — ５ ５ ５ ３ ￣０ １ 传 感 器 网 络 的葡 萄 现 场 干制 技 术 【 Ｊ 】 ． 中 国农 机 化学 报 ， ２ ０ １ ３ ， ３ ４ （ ５ ） ： ６ ４ — ６ ８
张焕 英 ． Ｗｉ ｒ ｅ ｌ ｅ ｓ ｓ Ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ Ｎ ｅ ｔ ｗ ｏ ｒ ｋ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ — ｓ ｉ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｐ ｅ ｄ ｒ ｙ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｆ Ｊ ］ ． Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａ ｇ ｒ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ２ ０ １ ３ ，
３ ）为简 化模 型 ，缸 套 、连杆 和 曲轴都 是 刚性 的 ， 绞连接 为零 间隙 ： ４ ）活塞 和 缸套 多项 式 轮 廓 ：用 多 项 式 来 拟合 表 面 ．并 可进行 插值 ： ５ １径 向 弹性 体 活塞 ：仅 考 虑 活塞 在 径 向上 的变
内 的主要作 用是 导 向 、承受 侧推 力 和传热 。对 于发 动
表 明 ，选 择 合 适 的 型 线可 以有 效 地 降低 润 滑 油 消 耗 。这 一 结 论 为农 业 机 械 发 动 机活 塞 优 化设 计 提 供 了依 据 。 关键 词 ：农 业 机 械 ：发动 机 ：活 塞 型线 ； 润 滑 油 消耗
中 图分 类 号 ：Ｔ Ｋ ４ ０ ３
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