论文部分内容阅读
【摘 要】目前，发动机缸体的加工工艺已较为成熟，缸孔的精加工在珩磨加工以后，基本都可满足缸孔的产品要求，但即使满足了产品要求，拉缸、活塞烧结、烧机油、动力不足等问题也时有发生。发动机安装后产生的机械应力导致了缸孔变形，而缸孔变形是造成以上问题的重要因素之一。本文以某国产四缸柴油机缸体开发为模板，从缸孔圆柱度和傅里叶变换的角度对比不同方法珩磨的缸体缸孔变形量，从而选择一种较为合适的缸孔珩磨方法，以减少发动机及安装后因应力导致的缸孔变形，从而减少发动机拉缸、烧结、动力不足等质量问题。
【关键词】柴油机;缸孔变形;珩磨;圆柱度;傅里叶变换
引言
现代增压柴油机，特别是增压比较高的柴油机，其升功率较高，最大爆发压力大，要求缸盖螺栓的拧紧力矩较大，机械负荷较大会导致缸孔的不同方向和不同截面上，会发生一定规律的变形，从而导致拉缸、活塞烧结、烧机油、动力不足等质量问题时有发生。为保证发动机质量，应充分认识并控制该变形量，在新品研发和制造阶段，从产品设计和珩磨工艺方面都要采取措施消除或减少该变形。
缸孔变形量评价方法
缸孔变形量评价主要从缸孔圆柱度和缸孔变形量的傅里叶变换两方面进行评价。缸孔圆柱度判定是依据设计技术要求，傅立叶变换是将时域信号转化成频域信号的一种计算手段，这里借用傅里叶变换谐波分析来了解缸孔变形量并对缸孔进行评价，可以将缸孔的变形模式划分为几个个阶次，可以形象地表示如下图：
一般情况下，缸体缸孔变形量傅里叶变换的0阶和1阶变形基本不会发生变化，试验过程着重对2阶——6阶变形量情况进行分析研究。参照标准Q/JQ1020-2010，缸孔变形量傅里叶变换的标准如下表所示，其中d为单位为mm时的缸孔直径数值。
1.缸体单独珩磨对缸孔变形量的影响
在某款国产四缸柴油机缸体开发过程进行了珩磨工艺选型试验，首先对采用单独珩磨工艺的缸体进行试验，比较了单独缸体和安装缸盖（即在实际装配状态下）后的缸孔变形量。
1.1从缸孔圆柱度方面评价缸孔变形量
1.2从傅里叶变换方面评价缸孔变形量
1.3缸孔傅里叶变形示意图
a：单独缸体缸孔傅里叶变形示意图 b：安装缸盖后傅里叶变形示意图
从缸孔变形量试验结果可以看出，采用缸体单独珩磨的缸体在加装缸盖后（即在实际装配 状态下）缸孔圆柱度较差，且缸孔变形量的傅里叶变换偏大，分析结果不满足标准要求，可能会导致发动机故障。
2.带模拟缸盖珩磨缸体对于缸孔变形量的影响
采用带模拟缸盖珩磨缸体后，将此次试验对象为独立缸体、带模拟缸盖的缸体和加装缸盖后（即在实际装配状态下）缸体，分别对三种状态的缸体进行缸孔变形量测量，从缸孔圆柱度和傅里叶变换的角度评价三种方式对缸孔变形量的影响，是否满足标准要求。
2.1从缸孔圆柱度方面评价缸孔变形量
2.2从傅里叶变换方面评价缸孔变形量
2.3缸孔傅里叶变形示意图
通过数据比较，采用加裝模拟珩磨的缸体，安装模拟缸盖后缸孔变形量最小，单独缸体的缸孔变形量最大，安装实际缸盖的缸孔变形量比安装模拟缸盖后缸孔变形量稍大，但在标准限值以内。
3.结论
采用单独珩磨缸体工艺的方法，通过比较安装实际缸盖前后的缸孔变形量，得出安装缸盖前单独缸体的变形量较小，但安装实际缸盖后反而缸孔变形量较大，超出标准限值，不符合要求。
采用加装模拟缸盖工艺珩磨的缸体，通过比较安装实际缸盖前后和安装模拟缸盖后的缸孔变形量，得出安装模拟缸盖后缸孔变形量最小，单独缸体的缸孔变形量最大，安装实际缸盖的缸孔变形量比安装模拟缸盖后缸孔变形量稍大，但在标准限值以内，且有一定裕度。
考虑到安装实际缸盖的加工工艺无法实现，选择加装模拟缸盖珩磨缸体的工艺方法为最终选型结果，作为后续缸体珩磨的工艺方法。
参考文献
[1]李超.《缸孔变形的分析及设计改进》[J]. 内燃机与机械动力.2019
[2]侯域. 《发动机缸孔变形实验及数据分析》[J]. 合肥工业大学学报.2007
[3]陈国友.《发动机缸孔变形试验及工艺分析》[J]. 装备维修技术.2010
【关键词】柴油机;缸孔变形;珩磨;圆柱度;傅里叶变换
引言
现代增压柴油机，特别是增压比较高的柴油机，其升功率较高，最大爆发压力大，要求缸盖螺栓的拧紧力矩较大，机械负荷较大会导致缸孔的不同方向和不同截面上，会发生一定规律的变形，从而导致拉缸、活塞烧结、烧机油、动力不足等质量问题时有发生。为保证发动机质量，应充分认识并控制该变形量，在新品研发和制造阶段，从产品设计和珩磨工艺方面都要采取措施消除或减少该变形。
缸孔变形量评价方法
缸孔变形量评价主要从缸孔圆柱度和缸孔变形量的傅里叶变换两方面进行评价。缸孔圆柱度判定是依据设计技术要求，傅立叶变换是将时域信号转化成频域信号的一种计算手段，这里借用傅里叶变换谐波分析来了解缸孔变形量并对缸孔进行评价，可以将缸孔的变形模式划分为几个个阶次，可以形象地表示如下图：
一般情况下，缸体缸孔变形量傅里叶变换的0阶和1阶变形基本不会发生变化，试验过程着重对2阶——6阶变形量情况进行分析研究。参照标准Q/JQ1020-2010，缸孔变形量傅里叶变换的标准如下表所示，其中d为单位为mm时的缸孔直径数值。
1.缸体单独珩磨对缸孔变形量的影响
在某款国产四缸柴油机缸体开发过程进行了珩磨工艺选型试验，首先对采用单独珩磨工艺的缸体进行试验，比较了单独缸体和安装缸盖（即在实际装配状态下）后的缸孔变形量。
1.1从缸孔圆柱度方面评价缸孔变形量
1.2从傅里叶变换方面评价缸孔变形量
1.3缸孔傅里叶变形示意图
a：单独缸体缸孔傅里叶变形示意图 b：安装缸盖后傅里叶变形示意图
从缸孔变形量试验结果可以看出，采用缸体单独珩磨的缸体在加装缸盖后（即在实际装配 状态下）缸孔圆柱度较差，且缸孔变形量的傅里叶变换偏大，分析结果不满足标准要求，可能会导致发动机故障。
2.带模拟缸盖珩磨缸体对于缸孔变形量的影响
采用带模拟缸盖珩磨缸体后，将此次试验对象为独立缸体、带模拟缸盖的缸体和加装缸盖后（即在实际装配状态下）缸体，分别对三种状态的缸体进行缸孔变形量测量，从缸孔圆柱度和傅里叶变换的角度评价三种方式对缸孔变形量的影响，是否满足标准要求。
2.1从缸孔圆柱度方面评价缸孔变形量
2.2从傅里叶变换方面评价缸孔变形量
2.3缸孔傅里叶变形示意图
通过数据比较，采用加裝模拟珩磨的缸体，安装模拟缸盖后缸孔变形量最小，单独缸体的缸孔变形量最大，安装实际缸盖的缸孔变形量比安装模拟缸盖后缸孔变形量稍大，但在标准限值以内。
3.结论
采用单独珩磨缸体工艺的方法，通过比较安装实际缸盖前后的缸孔变形量，得出安装缸盖前单独缸体的变形量较小，但安装实际缸盖后反而缸孔变形量较大，超出标准限值，不符合要求。
采用加装模拟缸盖工艺珩磨的缸体，通过比较安装实际缸盖前后和安装模拟缸盖后的缸孔变形量，得出安装模拟缸盖后缸孔变形量最小，单独缸体的缸孔变形量最大，安装实际缸盖的缸孔变形量比安装模拟缸盖后缸孔变形量稍大，但在标准限值以内，且有一定裕度。
考虑到安装实际缸盖的加工工艺无法实现，选择加装模拟缸盖珩磨缸体的工艺方法为最终选型结果，作为后续缸体珩磨的工艺方法。
参考文献
[1]李超.《缸孔变形的分析及设计改进》[J]. 内燃机与机械动力.2019
[2]侯域. 《发动机缸孔变形实验及数据分析》[J]. 合肥工业大学学报.2007
[3]陈国友.《发动机缸孔变形试验及工艺分析》[J]. 装备维修技术.2010