配氣機構動(dòng)力學(xué)仿真分析

應用科技配氣機構動(dòng)力學(xué)仿真分析陳陽(yáng)1姜學(xué)濤1劉建2(1新疆石油工程建設有限責任公司,新疆克拉瑪依834000;2新建油田公司,新疆克拉瑪依834000)摘要以某柴油杌配氣機構為例,利用AⅥ LTycon軟件建立了該配氣機構的動(dòng)力學(xué)模型,采用理論計算和仿真分析的方法確定了配氣機構動(dòng)力學(xué)模型的主要參教,并對其動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了仿真分析,得到了該配氣機構存在的問(wèn)題,為配氣機構動(dòng)態(tài)性能的評價(jià)和下一步優(yōu)化提供了依據。[關(guān)鍵詞AⅥ LTycon;動(dòng)力學(xué);仿真分析配氣凸輪是柴油機配氣機構的關(guān)鍵部分,其設計憂(yōu)良與否直接影度參數通過(guò)三維模型及有限元軟件分析獲得的響內燃機的性能指標,因而開(kāi)展配氣機構系統動(dòng)力學(xué)研究具有重要意2動(dòng)力學(xué)仿真分析義。AⅥ LTycon提供了配氣機構運動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)計算及配氣凸輪型線(xiàn)改進(jìn)設計模塊。其運動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)計算是基于多質(zhì)量動(dòng)力學(xué)模型計算理論對于配氣機構動(dòng)力學(xué)所反映的動(dòng)態(tài)性能,凸輪接觸應力和氣門(mén)落的。 AVLTYCON軟件本身提供了相應的集成化模塊,具有友好的用戶(hù)座是兩個(gè)重要的評價(jià)指標:界面,建立模型及參數輸入較為方便,這正是應用模擬計算軟件進(jìn)行配1)凸輪接觸應力。對于配氣機構來(lái)說(shuō),在額定轉速以?xún)炔粦古錃鈾C構優(yōu)化設計計算優(yōu)勢所在。運動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析模塊,能夠通過(guò)建機構發(fā)生飛脫,在發(fā)動(dòng)機超速范圍內,適度的飛脫是允許的,但飛脫模計算,明確氣門(mén)運動(dòng)特性及配氣機構動(dòng)力學(xué)相關(guān)性能。為每個(gè)常規配的持續期應比較小,并且不能造成很大的沖擊。氣機構提供最好的性能和最可靠的結果。2)氣門(mén)反跳和氣門(mén)落座速度。對氣門(mén)的動(dòng)態(tài)升程來(lái)說(shuō),在額定轉本文利用 TYCON分析軟件建立了某配氣機構動(dòng)力學(xué)分析模型,速范圍內不應發(fā)生氣門(mén)反跳,在發(fā)動(dòng)機超速范圍內,僅允許適度的氣門(mén)對其動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了數值仿真。反跳。氣門(mén)的落座力及落座速度值應該在可以接受的范圍內,由于落座1動(dòng)力學(xué)建模力受氣門(mén)座圈剛度和氣門(mén)頭部網(wǎng)度的影響很大,而這兩個(gè)數值又不容易1仿真模型的主要參數精確確定,因此,氣門(mén)落座速度是比較可靠的評價(jià)指標。如下表22進(jìn)、排氣部分動(dòng)力學(xué)仿真結果分析表1主要參數221進(jìn)氣部分動(dòng)力學(xué)分析發(fā)動(dòng)機型式四沖程,直列,增[缸徑行程11140標定轉速(r/n)2200扭矩(N)1400「排放請況圖2進(jìn)落座力曲線(xiàn)上止點(diǎn)前68度發(fā)動(dòng)機配氣機構是四氣門(mén)機構,由凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂、氣門(mén)橋、氣閥、氣門(mén)彈簧及彈簧鎖夾、氣門(mén)座等部分組成。根據發(fā)動(dòng)機配氣機構實(shí)體結構及零部件布置情況,在 TYCON中建立該發(fā)動(dòng)機單個(gè)氣圖3進(jìn)氣門(mén)彈簧受力曲線(xiàn)缸的配氣機構計算模型,包括進(jìn)、排氣部分動(dòng)力學(xué)模型,動(dòng)力學(xué)模型如圖1所示。進(jìn)、排氣部分動(dòng)力學(xué)所建模型相同,只是在參數的輸入上有圖4進(jìn)氣部分凸輪與挺柱接觸應力曲線(xiàn)由圖2可以看出,氣門(mén)落座力曲線(xiàn)可以看出,氣門(mén)落座力最大為665482N,而氣門(mén)彈簧預緊力為2973N,氣門(mén)落座力小于6倍彈簧預緊力。從曲線(xiàn)上可以看出氣門(mén)沒(méi)有發(fā)生飛脫和反跳現象由圖3可以看出,氣門(mén)彈簧力曲線(xiàn)可以發(fā)現彈簧無(wú)并圖現象。由圖4可以看出,凸輪與挺柱間接觸應力曲線(xiàn)看出,接觸應力處于較高值工作區間較寬,這樣加劇凸輪與挺柱間磨損,應該針對降低凸圖1進(jìn)、排氣部分動(dòng)力學(xué)模型13中國煤化工配氣機構計算模型需要設置的參數包括結構參數,邊界條件(初始條件及邊界條件),還有單元的剛度、質(zhì)量及阻尼等參數。結構參數CNMHG由圖紙即可查到。邊界條件由發(fā)動(dòng)機的特性獲得。剛度、質(zhì)量等參數需要通過(guò)三維模型及有限元軟件分析獲得,也可以通過(guò)實(shí)測方法獲得。阻(下轉第200頁(yè))尼參數一般根據 TYCON軟件參數推薦值選取。這里相關(guān)單元質(zhì)量及剛料技瓜于氣體進(jìn)入密封腔后只有通過(guò)密封端面分別向介質(zhì)端和大氣端泄漏,故以及千氣帶油的考驗,密封泄漏量最終穩定在05Nm3h左右,運轉情其流量也即為兩端密封的泄漏量,大約在05Nm3/h左右。一部分通況非常理想,表明該干氣密封設計合理,具有極強的抗干擾能力,達到過(guò)介質(zhì)惻的密封端面滿(mǎn)入工藝氣內,另一部分通過(guò)大氣側的密封端面漏了預期的使用效果,完全能保證長(cháng)周期運行。入外置的迷宮密封腔內。3結論隔離氣:進(jìn)入迷宮密封中的密封腔,控制其入口壓力稍高于軸承干氣密封系統結構簡(jiǎn)單,無(wú)需密封油站,投資少,見(jiàn)效快。箱油壓通常為大氣壓)30kPa,形成一個(gè)可靠的阻塞密封,可保證軸千氣密封在該離心壓縮機上的改造是成功的,從根本上解決了壓承箱中的潤滑油不進(jìn)入干氣密封,啟動(dòng)滑油系統之前應先啟動(dòng)隔離氣?？s機的密封失效、潤滑油污染等問(wèn)題,保證了機組的安全、穩定、長(cháng)機組的原密封接管改動(dòng)如下:原浮環(huán)密封的參考氣入口作為干氣期、滿(mǎn)負荷、優(yōu)質(zhì)運行。密封的前置氣入口,原封油入口作為主密封氣入口,原外漏油的出口作千氣密封與阻塞式蒸汽密封相比,具有改善機組潤滑、零泄漏為干氣密封的隔離氣入口。由于機組的高低壓端有平衡管連接,兩端壓壽命長(cháng)、可靠性高、運行維護簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。力實(shí)現內部平衡,其密封腔壓力近似于壓縮機的進(jìn)氣壓力,兩端的密封工藝氣泄漏量0Nmh條件基本相同,因此采用了相同的密封結構及控制系統。主密封氮氣實(shí)際消耗量為21Nmh,略大于2Nmh的設計值根據現場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際以及借鑒了同類(lèi)設備的使用經(jīng)驗,我們在密封原因是機組本身老化現象比較嚴重,存在缺陷,導致配合間隙漏量。但用干氣緩沖罐前給氮氣與千氣加了聯(lián)通線(xiàn),保證在干氣或氮氣任何一路已基本滿(mǎn)足使用要求中斷的情況下進(jìn)行替代,也可以在正常使用時(shí)只要裝置氦氣足夠的情況隔離氮氣消耗量<10Nmh下,前置氣與密封氣都使用氮氣,這樣可以避免于氣帶油或者干氣雜質(zhì)干氣密封功率消耗<10kW套大而影響密封的使用效果。連續使用壽命>3年22機組試運和千氣密封的使用避免了潤滑油系統的污染,消除了由此而引起的3月23日15時(shí)隨機組一起投入使用。在2000rmin的暖機轉速調速系統故障,使得機組的運行可靠性得到了很大的提高下運轉2小時(shí),兩端密封表現穩定,泄漏量約03Nm/h17時(shí)起壓縮10月初壓縮機處理振動(dòng)大的問(wèn)題時(shí),對干氣密封檢查發(fā)現結垢多,機開(kāi)始升速,經(jīng)過(guò)55分鐘至升速9400rmin,兩端密封泄漏同時(shí)增引起密封泄漏量有所增加,分析是由于干氣帶油引起的,建議主密封氣至06NMh其間在17時(shí)30分,由于富氣流量的驟然變化,引起了·長(cháng)期使用氮氣,盡量避免使用干氣。機組的一次喘振,歷時(shí)約3分鐘,兩端密封泄漏量同時(shí)增至滿(mǎn)量程,但隨著(zhù)喘振的結束即緩慢恢復至正常值。至19時(shí),機組運行進(jìn)入穩定狀態(tài),密封腔溫度亦穩定在65℃左右,兩端密封泄漏量隨溫度上升逐步[參考文獻]下降,最終穩定在05Nmh。24日8時(shí),因氣源壓力偏低,在調節氮11黃文斌劉文海富氣壓縮機干氣密封的改造及其應用石袖化工設備技氣管路進(jìn)氣閥時(shí),由于操作人員的不慎,中斷了密封管道氮氣的供給,術(shù),20022王利催化裂化裝置氣歷時(shí)約3分鐘,使緩沖氣與參考氣管處富氣的壓差低報警,造成密封處的改造們設備管理與維修20083]牛馳重催化裂化裝置能耗于負壓的危險狀態(tài),控制室顯示泄漏量降為0Nm?h,但氮氣氣源恢復后,泄漏量重新回到正常值。截止9月底經(jīng)歷了一次停機、一次喘震上接第187頁(yè))由圖6可以看出,氣門(mén)彈簧力曲線(xiàn)可以發(fā)現彈簧無(wú)并圈現象。由圖7可以看出,在整個(gè)凸輪型線(xiàn)工作范圍內凸輪和挺柱間接觸應力變化趨勢,最大接觸應力沒(méi)有超過(guò)允許的接觸應力范圍,但接觸應力大部分工作區間處于較高的范圍,這樣會(huì )加劇凸輪與挺柱的磨損,需要改進(jìn)凸輪型線(xiàn)設計來(lái)解決通過(guò)建立進(jìn)、排氣部分動(dòng)力學(xué)模型,進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真計算和分析圖5排氣門(mén)落瘁力曲線(xiàn)型線(xiàn)設計來(lái)優(yōu)化作者簡(jiǎn)介:陳陽(yáng),1982年生,男,新疆克拉瑪依人,勦理工程[參考文獻圖6排氣簧受力曲線(xiàn)!尚漢冀內燃機配氣凸輪機構一設計與計算上海:復旦大學(xué)山版社,學(xué)報交通科學(xué)與工程版2006中國煤化工統動(dòng)力學(xué)分析機重慶大學(xué)學(xué)CNMH GO圖7凸輪與平面挺柱間接觸應力曲線(xiàn)由圖5可以看出,氣門(mén)落座力曲線(xiàn)可以看出,排氣門(mén)落座力略有偏大,但還是在允許的范圍之內20020114