柴油機(jī)機(jī)體缸蓋組件的數(shù)值仿真和試驗研究.pdf

1、機(jī)體缸蓋組件是柴油機(jī)的主體，具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)并承受著苛刻的載荷，同時是多數(shù)柴油機(jī)企業(yè)自行生產(chǎn)的部件，投資較大，研究機(jī)體缸蓋組件的設(shè)計、數(shù)值仿真和試驗技術(shù)具有重要的學(xué)術(shù)價值和工程意義。
　　本文回顧了機(jī)體缸蓋組件在結(jié)構(gòu)設(shè)計、數(shù)值仿真和試驗開發(fā)方面的研究進(jìn)展和現(xiàn)狀，結(jié)合某全新柴油機(jī)的研發(fā)，闡述了機(jī)體缸蓋組件的功能需求、載荷情況和結(jié)構(gòu)形式，并進(jìn)一步闡述了包括剛度、強(qiáng)度、密封、冷卻、聲輻射特性、緊湊化和制造工藝性在內(nèi)的主要設(shè)計要素。

2、　　采用打分表方法對缸套支撐形式、機(jī)體結(jié)構(gòu)形式和凸輪軸位置進(jìn)行了優(yōu)劣性比較并選擇了最優(yōu)的設(shè)計方案；根據(jù)技術(shù)趨勢和競品分析確定了氣缸蓋結(jié)構(gòu)形式、冷卻方式、進(jìn)氣管形式和材料。由此，確定了該機(jī)體缸蓋組件的主要結(jié)構(gòu)形式和概念特征，為后續(xù)細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。
　　介紹了機(jī)體缸蓋組件的數(shù)值仿真的理論方法，通過對覆蓋系數(shù)和殘余預(yù)緊力系數(shù)的計算，確定了缸蓋螺栓和主軸承螺栓的詳細(xì)規(guī)格與初步擰緊規(guī)范。為了開發(fā)該機(jī)型的氣道，在氣道吹風(fēng)試驗臺進(jìn)行了多

3、次芯盒氣道吹風(fēng)試驗，通過不斷修磨的方法使進(jìn)氣道的流量系數(shù)和渦流比達(dá)到了設(shè)定的目標(biāo)。
　　采用有限體積法對單缸氣體流動換熱過程進(jìn)行了分析，得到了氣門開度最大時氣道和缸內(nèi)截面上的氣體流動分布和整個工作循環(huán)內(nèi)邊界層上的速度和換熱系數(shù)分布。使用AVL.Fire軟件對整機(jī)冷卻水套的冷卻液流動進(jìn)行分析，根據(jù)流動速度和換熱系數(shù)的分布情況，修改了噴油器襯套附近導(dǎo)流形狀和缸蓋上層水套導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，使冷卻水套中冷卻液的流向與分布更加合理。采用ABAQUS

4、軟件對柴油機(jī)機(jī)體缸蓋一體化組件進(jìn)行了溫度、應(yīng)力和高周疲勞安全系數(shù)計算，得到了零件的溫度分布、氣缸套變形、缸墊密封壓力和高周疲勞安全系數(shù)。
　　對新開發(fā)的機(jī)體缸蓋組件進(jìn)行了最小抗拉強(qiáng)度試驗、氣道穩(wěn)流試驗、螺栓擰緊試驗、缸墊面壓試驗和缸筒變形測量，結(jié)果表明各項指標(biāo)均滿足設(shè)計要求。進(jìn)行了拉缸試驗,沒有發(fā)現(xiàn)異常磨損和拉缸痕跡，證明缸筒部分的設(shè)計符合要求，溫度測試結(jié)果說明機(jī)體缸蓋的溫度處于合理范圍。負(fù)載循環(huán)試驗和超負(fù)荷試驗中未發(fā)現(xiàn)零件斷裂、