高功率柴油機(jī)活塞可靠性分析及試驗(yàn)研究.pdf

1、現(xiàn)代新型柴油機(jī)廣泛地應(yīng)用于運(yùn)輸、載重卡車、工程機(jī)械等領(lǐng)域，其關(guān)鍵零部件之一一活塞面臨著日益提高的熱負(fù)荷與機(jī)械負(fù)荷的共同作用。目前，國外柴油機(jī)的最大爆發(fā)壓力已達(dá)到22MPa以上，國內(nèi)柴油機(jī)也已達(dá)到17MPa左右。同時(shí)，熱負(fù)荷也在不斷提升，鋁合金活塞的承載能力幾乎達(dá)到了極限狀態(tài)，如此惡劣的工作條件容易引起活塞的疲勞失效破壞。因此，針對(duì)活塞的疲勞破壞開展課題研究，在設(shè)計(jì)開發(fā)階段采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施，是非常必要的。 本文針對(duì)活塞的疲勞破壞

2、，主要對(duì)活塞頭部熱疲勞破壞、活塞銷座和裙部疲勞破壞進(jìn)行研究。主要研究內(nèi)容如下： 首先對(duì)活塞進(jìn)行溫度場(chǎng)試驗(yàn)，了解活塞的溫度分布情況；對(duì)“活塞熱疲勞試驗(yàn)臺(tái)”進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改進(jìn)，更準(zhǔn)確的模擬活塞熱疲勞失效方式；通過對(duì)比性試驗(yàn)改進(jìn)活塞的結(jié)構(gòu)，提高活塞使用壽命；結(jié)合進(jìn)行的其它活塞熱疲勞試驗(yàn)及活塞設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，提出了降低活塞熱疲勞問題的措施，減少活塞熱疲勞失效。 然后利用燃燒分析儀，測(cè)出發(fā)動(dòng)機(jī)的爆發(fā)壓力；利用“活塞液壓脈沖機(jī)械疲勞試驗(yàn)臺(tái)”對(duì)

3、活塞進(jìn)行銷座液壓脈沖機(jī)械疲勞試驗(yàn)，通過對(duì)幾種不同方案的試驗(yàn)對(duì)比，對(duì)幾種設(shè)計(jì)方案選優(yōu)；通過glide模擬軟件得出活塞產(chǎn)生最大側(cè)向力時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸轉(zhuǎn)角，計(jì)算出此時(shí)連桿與活塞中心線的夾角，利用“活塞液壓脈沖機(jī)械疲勞試驗(yàn)臺(tái)”對(duì)改進(jìn)后的活塞進(jìn)行了裙部液壓脈沖機(jī)械疲勞試驗(yàn)；結(jié)合進(jìn)行的其它活塞機(jī)械疲勞試驗(yàn)及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，提出了降低活塞機(jī)械疲勞問題的措施，減少活塞機(jī)械疲勞失效。 此外還利用有限元分析軟件，建立活塞三維模型，考慮活塞邊界條件，結(jié)合活塞

4、溫度場(chǎng)試驗(yàn)，計(jì)算出活塞的溫度梯度為活塞熱疲勞試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)的選取和加熱提供依據(jù)；在對(duì)活塞銷孔進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)時(shí)，利用有限元分析軟件，對(duì)不同方案的活塞銷孔應(yīng)力分布進(jìn)行分析，結(jié)合活塞銷座液壓脈沖機(jī)械疲勞試驗(yàn)，對(duì)幾種設(shè)計(jì)方案選優(yōu)；在對(duì)活塞裙部進(jìn)行考核時(shí)，對(duì)活塞進(jìn)行有限元分析，通過對(duì)活塞疲勞壽命的分析，結(jié)合活塞出現(xiàn)的問題，提出新的設(shè)計(jì)方案，提高活塞裙部的疲勞壽命。 本文以Y活塞為例，研究燃燒室邊緣裂紋、活塞銷座裂紋及裙部裂紋現(xiàn)象。課題注重了計(jì)算機(jī)