應(yīng)用科技配氣機(jī)構(gòu)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(shè)有限責(zé)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(jī)構(gòu)為例,利用AⅥ LTycon軟件建立了該配氣機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型,采用理論計(jì)算和仿真分析的方法確定了配氣機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型的主要參教,并對(duì)其動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了仿真分析,得到了該配氣機(jī)構(gòu)存在的問(wèn)題,為配氣機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能的評(píng)價(jià)和下一步優(yōu)化提供了依據(jù)。[關(guān)鍵詞AⅥ LTycon;動(dòng)力學(xué);仿真分析配氣凸輪是柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵部分,其設(shè)計(jì)憂良與否直接影度參數(shù)通過(guò)三維模型及有限元軟件分析獲得的響內(nèi)燃機(jī)的性能指標(biāo),因而開(kāi)展配氣機(jī)構(gòu)系統(tǒng)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(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)計(jì)算及配氣凸輪型線改進(jìn)設(shè)計(jì)模塊。其運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)計(jì)算是基于多質(zhì)量動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算理論對(duì)于配氣機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)所反映的動(dòng)態(tài)性能,凸輪接觸應(yīng)力和氣門(mén)落的。 AVLTYCON軟件本身提供了相應(yīng)的集成化模塊,具有友好的用戶座是兩個(gè)重要的評(píng)價(jià)指標(biāo):界面,建立模型及參數(shù)輸入較為方便,這正是應(yīng)用模擬計(jì)算軟件進(jìn)行配1)凸輪接觸應(yīng)力。對(duì)于配氣機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō),在額定轉(zhuǎn)速以內(nèi)不應(yīng)使配氣機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算優(yōu)勢(shì)所在。運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析模塊,能夠通過(guò)建機(jī)構(gòu)發(fā)生飛脫,在發(fā)動(dòng)機(jī)超速范圍內(nèi),適度的飛脫是允許的,但飛脫模計(jì)算,明確氣門(mén)運(yùn)動(dòng)特性及配氣機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)相關(guān)性能。為每個(gè)常規(guī)配的持續(xù)期應(yīng)比較小,并且不能造成很大的沖擊。氣機(jī)構(gòu)提供最好的性能和最可靠的結(jié)果。2)氣門(mén)反跳和氣門(mén)落座速度。對(duì)氣門(mén)的動(dòng)態(tài)升程來(lái)說(shuō),在額定轉(zhuǎn)本文利用 TYCON分析軟件建立了某配氣機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析模型,速范圍內(nèi)不應(yīng)發(fā)生氣門(mén)反跳,在發(fā)動(dòng)機(jī)超速范圍內(nèi),僅允許適度的氣門(mén)對(duì)其動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了數(shù)值仿真。反跳。氣門(mén)的落座力及落座速度值應(yīng)該在可以接受的范圍內(nèi),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(shù)值又不容易1仿真模型的主要參數(shù)精確確定,因此,氣門(mén)落座速度是比較可靠的評(píng)價(jià)指標(biāo)。如下表22進(jìn)、排氣部分動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果分析表1主要參數(shù)221進(jìn)氣部分動(dòng)力學(xué)分析發(fā)動(dòng)機(jī)型式四沖程,直列,增[缸徑行程11140標(biāo)定轉(zhuǎn)速(r/n)2200扭矩(N)1400「排放請(qǐng)況圖2進(jìn)落座力曲線上止點(diǎn)前68度發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)是四氣門(mén)機(jī)構(gòu),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(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)實(shí)體結(jié)構(gòu)及零部件布置情況,在 TYCON中建立該發(fā)動(dòng)機(jī)單個(gè)氣圖3進(jìn)氣門(mén)彈簧受力曲線缸的配氣機(jī)構(gòu)計(jì)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(shù)的輸入上有圖4進(jìn)氣部分凸輪與挺柱接觸應(yīng)力曲線由圖2可以看出,氣門(mén)落座力曲線可以看出,氣門(mén)落座力最大為665482N,而氣門(mén)彈簧預(yù)緊力為2973N,氣門(mén)落座力小于6倍彈簧預(yù)緊力。從曲線上可以看出氣門(mén)沒(méi)有發(fā)生飛脫和反跳現(xiàn)象由圖3可以看出,氣門(mén)彈簧力曲線可以發(fā)現(xiàn)彈簧無(wú)并圖現(xiàn)象。由圖4可以看出,凸輪與挺柱間接觸應(yīng)力曲線看出,接觸應(yīng)力處于較高值工作區(qū)間較寬,這樣加劇凸輪與挺柱間磨損,應(yīng)該針對(duì)降低凸圖1進(jìn)、排氣部分動(dòng)力學(xué)模型13中國(guó)煤化工配氣機(jī)構(gòu)計(jì)算模型需要設(shè)置的參數(shù)包括結(jié)構(gòu)參數(shù),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(shù)。結(jié)構(gòu)參數(shù)CNMHG由圖紙即可查到。邊界條件由發(fā)動(dòng)機(jī)的特性獲得。剛度、質(zhì)量等參數(shù)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(cè)方法獲得。阻(下轉(zhuǎn)第200頁(yè))尼參數(shù)一般根據(jù) TYCON軟件參數(shù)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(yàn),密封泄漏量最終穩(wěn)定在05Nm3h左右,運(yùn)轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)合理,具有極強(qiáng)的抗干擾能力,達(dá)到過(guò)介質(zhì)惻的密封端面滿入工藝氣內(nèi),另一部分通過(guò)大氣側(cè)的密封端面漏了預(yù)期的使用效果,完全能保證長(zhǎng)周期運(yùn)行。入外置的迷宮密封腔內(nèi)。3結(jié)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(tǒng)結(jié)構(gòu)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(jī)上的改造是成功的,從根本上解決了壓承箱中的潤(rùn)滑油不進(jìn)入干氣密封,啟動(dòng)滑油系統(tǒng)之前應(yīng)先啟動(dòng)隔離氣?？s機(jī)的密封失效、潤(rùn)滑油污染等問(wèn)題,保證了機(jī)組的安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)機(jī)組的原密封接管改動(dòng)如下:原浮環(huán)密封的參考?xì)馊肟谧鳛楦蓺馄?、滿負(fù)荷、優(yōu)質(zhì)運(yùn)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(jī)組潤(rùn)滑、零泄漏為干氣密封的隔離氣入口。由于機(jī)組的高低壓端有平衡管連接,兩端壓壽命長(zhǎng)、可靠性高、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。力實(shí)現(xiàn)內(nèi)部平衡,其密封腔壓力近似于壓縮機(jī)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(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)。主密封氮?dú)鈱?shí)際消耗量為21Nmh,略大于2Nmh的設(shè)計(jì)值根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際以及借鑒了同類設(shè)備的使用經(jīng)驗(yàn),我們?cè)诿芊庠蚴菣C(jī)組本身老化現(xiàn)象比較嚴(yán)重,存在缺陷,導(dǎo)致配合間隙漏量。但用干氣緩沖罐前給氮?dú)馀c千氣加了聯(lián)通線,保證在干氣或氮?dú)馊魏我宦芬鸦緷M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?dú)庀牧?10Nmh下,前置氣與密封氣都使用氮?dú)?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(xù)使用壽命>3年22機(jī)組試運(yùn)和千氣密封的使用避免了潤(rùn)滑油系統(tǒng)的污染,消除了由此而引起的3月23日15時(shí)隨機(jī)組一起投入使用。在2000rmin的暖機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)速系統(tǒng)故障,使得機(jī)組的運(yùn)行可靠性得到了很大的提高下運(yùn)轉(zhuǎn)2小時(shí),兩端密封表現(xiàn)穩(wěn)定,泄漏量約03Nm/h17時(shí)起壓縮10月初壓縮機(jī)處理振動(dòng)大的問(wèn)題時(shí),對(duì)干氣密封檢查發(fā)現(xiàn)結(jié)垢多,機(jī)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(zhǎng)期使用氮?dú)?盡量避免使用干氣。機(jī)組的一次喘振,歷時(shí)約3分鐘,兩端密封泄漏量同時(shí)增至滿量程,但隨著喘振的結(jié)束即緩慢恢復(fù)至正常值。至19時(shí),機(jī)組運(yùn)行進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài),密封腔溫度亦穩(wěn)定在65℃左右,兩端密封泄漏量隨溫度上升逐步[參考文獻(xiàn)]下降,最終穩(wěn)定在05Nmh。24日8時(shí),因氣源壓力偏低,在調(diào)節(jié)氮11黃文斌劉文海富氣壓縮機(jī)干氣密封的改造及其應(yīng)用石袖化工設(shè)備技?xì)夤苈愤M(jìn)氣閥時(shí),由于操作人員的不慎,中斷了密封管道氮?dú)獾墓┙o,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?xì)夤芴幐粴獾膲翰畹蛨?bào)警,造成密封處的改造們?cè)O(shè)備管理與維修20083]牛馳重催化裂化裝置能耗于負(fù)壓的危險(xiǎn)狀態(tài),控制室顯示泄漏量降為0Nm?h,但氮?dú)鈿庠椿謴?fù)后,泄漏量重新回到正常值。截止9月底經(jīng)歷了一次停機(jī)、一次喘震上接第187頁(yè))由圖6可以看出,氣門(mén)彈簧力曲線可以發(fā)現(xiàn)彈簧無(wú)并圈現(xiàn)象。由圖7可以看出,在整個(gè)凸輪型線工作范圍內(nèi)凸輪和挺柱間接觸應(yīng)力變化趨勢(shì),最大接觸應(yīng)力沒(méi)有超過(guò)允許的接觸應(yīng)力范圍,但接觸應(yīng)力大部分工作區(qū)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)凸輪型線設(shè)計(jì)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(jì)算和分析圖5排氣門(mén)落瘁力曲線型線設(shè)計(jì)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(xiàn)圖6排氣簧受力曲線!尚漢冀內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)一設(shè)計(jì)與計(jì)算上海:復(fù)旦大學(xué)山版社,學(xué)報(bào)交通科學(xué)與工程版2006中國(guó)煤化工統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析機(jī)重慶大學(xué)學(xué)CNMH GO圖7凸輪與平面挺柱間接觸應(yīng)力曲線由圖5可以看出,氣門(mén)落座力曲線可以看出,排氣門(mén)落座力略有偏大,但還是在允許的范圍之內(nèi)20020114