增壓柴油機(jī)活塞三維有限元分析及溫度場(chǎng)試驗(yàn)研究.pdf

1、活塞作為內(nèi)燃機(jī)的關(guān)鍵零部件之一，它的工作情況直接關(guān)系到高速內(nèi)燃機(jī)的工作可靠性和使用耐久性，同時(shí)直接影響到內(nèi)燃機(jī)的排放性能?；钊慕Y(jié)構(gòu)和所處的工作環(huán)境十分復(fù)雜，在工作狀態(tài)下受到高壓燃?xì)鈮毫Α⒏咚偻鶑?fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性力、側(cè)向壓力和摩擦力等周期性載荷作用，產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力和機(jī)械變形。高壓氣體燃燒產(chǎn)生的高溫使活塞頂部乃至整個(gè)活塞溫度很高，且溫度分布很不均勻，導(dǎo)致活塞產(chǎn)生熱應(yīng)力和熱變形。熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷耦合將導(dǎo)致活塞產(chǎn)生裂紋、活塞環(huán)膠結(jié)以及拉缸等。因此

2、，在設(shè)計(jì)階段對(duì)活塞進(jìn)行溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)以及熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷共同作用的耦合應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行有限元分析，了解活塞的熱負(fù)荷狀態(tài)和綜合應(yīng)力分布情況，進(jìn)而改進(jìn)活塞，提高其工作可靠性具有重要意義。 本文采用硬度塞測(cè)溫法對(duì)4100型增壓柴油機(jī)和增壓中冷柴油機(jī)活塞表面關(guān)鍵點(diǎn)溫度在不同工況下進(jìn)行了測(cè)量，獲得了不同工況下活塞表面關(guān)鍵點(diǎn)的溫度值，分析了活塞的工作溫度隨內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系。通過(guò)實(shí)測(cè)的溫度值，計(jì)算分析了4100型增壓柴油機(jī)和增壓中冷柴油機(jī)活塞在

3、標(biāo)定功率工況下的溫度場(chǎng)、熱應(yīng)力場(chǎng)與變形，并對(duì)比分析了燃燒室形狀和燃燒室位置對(duì)活塞溫度場(chǎng)和熱應(yīng)力分布以及變形的影響。同時(shí)，本文還計(jì)算分析了該系列增壓柴油機(jī)在標(biāo)定工況下，活塞的機(jī)械應(yīng)力場(chǎng)和變形，活塞在機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷共同作用下的耦合應(yīng)力場(chǎng)和變形，對(duì)比分析了燃燒室形狀和燃燒室位置對(duì)活塞耦合應(yīng)力場(chǎng)和變形的影響。最后本文對(duì)該系列柴油機(jī)活塞進(jìn)行了強(qiáng)度預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)，提出了相應(yīng)的強(qiáng)化措施。 通過(guò)以上有限元分析與溫度場(chǎng)試驗(yàn)研究，獲得了該系列柴油機(jī)活塞