2120柴油機活塞熱負荷有限元分析.pdf

1、活塞是柴油機的最核心部件之一,工作環(huán)境非常惡劣,不僅周期性地承受著高溫的燃氣壓力,同時也承受著往復(fù)慣性力、側(cè)壓力、摩擦力和活塞銷的支反力等各種周期性機械載荷,其工作正常與否直接關(guān)系到柴油機的耐久可靠性。隨著人們對現(xiàn)代柴油機強化指標(biāo)的不斷提高,柴油機活塞的熱負荷和機械負荷問題也越來越突出。因此,對柴油機活塞熱負荷和機械負荷進行有限元分析是必須的,以提高其運行的可靠性。本課題為國內(nèi)某柴油機廠委托,研究2120柴油機活塞的熱負荷和機械負荷。<

2、br>　　 本文利用UG建立整個活塞的三維幾何模型,導(dǎo)入ANSYS中進行網(wǎng)格劃分生成有限元模型,利用GT-POWER軟件確定了活塞頂部與燃氣間的瞬時換熱系數(shù)以及燃氣的瞬時溫度,并根據(jù)經(jīng)驗半經(jīng)驗公式和現(xiàn)有研究成果確定了活塞其他部位的熱邊界條件,對活塞進行了穩(wěn)態(tài)溫度場有限元分析,得到了活塞在標(biāo)定工況下的較為合理的溫度場,以穩(wěn)態(tài)溫度場作為邊界條件,對活塞在熱負荷下的熱應(yīng)力和熱變形進行了有限元分析,并評估了活塞的熱負荷狀況,并給出了改良建議;

3、分析并確定了活塞在最大爆發(fā)壓力下所受的各種機械載荷,并對機械載荷作了適當(dāng)?shù)奶幚?對活塞進行熱負荷和機械負荷的耦合分析,得到了活塞在熱負荷和機械負荷綜合作用下的應(yīng)力場和變形場,得到了活塞工作的危險部位。分析結(jié)果表明活塞的綜合應(yīng)力和變形均在活塞材料允許的范圍之內(nèi)。最后,分別分析了環(huán)境溫度對活塞溫度場分布的影響,以及回油孔對活塞溫度場分布和熱應(yīng)力場分布的影響。
　　 通過對活塞熱負荷和機械負荷的有限元分析,可縮短活塞的設(shè)計周期,可作為