柴油機活塞熱負荷和機械負荷耦合研究.pdf

1、活塞是發(fā)動機的關鍵零部件之一,活塞工作的可靠性、耐久性直接關系到發(fā)動機的整體性能?；钊ぷ鳝h(huán)境惡劣,承受很高的熱負荷和機械負荷,熱負荷主要是活塞頂面高溫燃氣引起的,高溫燃氣不僅使活塞頂部溫度比較高,同時會引起活塞的許多部位熱流密度比較大?；钊臋C械負荷主要是由于活塞在運動過程中要承受爆發(fā)壓力、往復慣性力、側向力、摩擦力等機械載荷。實際工作中活塞是在兩種負荷共同作用下工作的,因此使得活塞在工作中的應力應變分析變得復雜。
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2、采用有限元方法對某柴油機活塞的溫度進行分析,得到活塞的溫度分布規(guī)律,并將活塞溫度分布結果代入到多體動力學分析模型中來分析活塞的側推力,分析結果表明溫度是通過改變連桿軸線偏離氣缸軸線的角度來影響側推力的。在此基礎上,分析側推力對活塞的應力分布所產生的影響,計算活塞在熱負荷、機械負荷和熱機負荷耦合作用下活塞的應力和變形,結果表明側推力會導致活塞裙部、環(huán)槽、活塞銷座根部應力增加,在活塞熱機耦合分析中,活塞變形主要是熱變形。同時研究結果為降低側

3、推力對活塞應力的影響以及深入了解活塞應力和變形受各種負荷影響情況提供了理論基礎。
　　 為了研究燃燒室頂面邊界條件對活塞的熱負荷的影響,運用CFD數值分析方法對燃燒室頂面的燃燒情況進行分析,并分析了不同曲軸轉角下燃燒室內活塞附近的燃氣溫度分布、速度分布、密度分布,計算結果表明活塞頂部附近的傳熱系數、熱流密度與燃燒室內活塞表面燃氣的速度分布、密度有關,在壓縮行程活塞頂部的燃燒室喉口熱流密度最大,主要是由燃燒室內部的流體速度分布引起