薄壁干式缸套—活塞组热负荷有限元分析.pdf

江苏大学
硕士学位论文
薄壁干式缸套—活塞组热负荷有限元分析
姓名:宁海强
申请学位级别:硕士
专业:动力机械及工程
指导教师:孙平
20100605
摘要江苏大学硕士学位论文近年来,随着柴油机升功率的不断提高,采用薄壁干式缸套的柴油机因其具有刚性好、振动和噪声小、加工工艺简单等优点在实际应用中越来越广泛。活塞和缸因此,深入研究和分析缸套和活塞组的温度场和热变形,对保证薄壁干式缸套和活本文选用硬度塞和热电偶分别实测了柴油机在标定工况下活塞和缸套的温度,并分析了温度随转速和负荷的变化关系。以实测温度为依据,建立机体、缸套一活塞组三维组合有限元模型,确定合理的换热边界条件,利用有限元计算软测量值基本一致。在此基础上,对缸套一活塞组在预紧力、热负荷下的应力场与变形进行了模拟计算,同时为更真实的模拟发动机的实际工作状态,本文还计算分析了缸套一活塞组在爆发工况时热力耦合作用下的综合应力和变形,并对预紧力、热负荷以及热力耦合三种情况下缸套一活塞组的应力与变形进行了对比分析。最后,根据计算结果,提出了缸套一活塞组的结构改进方案,并进行了模拟计算。关键词:柴油机,缸套一活塞组,温度场,热负荷套作为组成柴油机燃烧室的重要零部件,在工作状态下所承受的热负荷和机械负荷也相应增加,极易出现活塞开裂、活塞环胶结拉缸、缸套变形、开裂等故障现象。塞间的合理配合间隙、防止拉缸、提高其工作可靠性具有重要意义。件D饧扑懔瞬裼突钊楹透滋自诒甓üた鱿碌奈露瘸。扑憬峁胧笛
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指导教师签名:/弓勺仰伽月矿日学位论文作者签名:告茫还学位论文版权使用授权书保密口,在年我解密后适用本授权书。不保密囱Ⅻ,啤耮日本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于
学位论文作者签名:孑揽独创性申明沙隳阬恢弧霣本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容以外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
计算机辅助集成技术幢眨墙攴⒄蛊鹄吹氖的D饧际酰⒌玫讲欢第滦髀薄壁干式缸套一活塞组热负荷研究的意义数值模拟在内燃机工程上的应用江苏大学硕士学位论文变形,一但超过其材料的许用强度,将会导致部件本身变形失效,恶化内燃机工作活塞在高温、高压、高速、润滑不良的条件下工作,直接与高温燃气接触,散时活塞还承受侧压力的作用,受力情况比较复杂;活塞在气缸内以很高的速度~痵丛硕宜俣炔欢媳浠洗蟮墓咝粤Γ被钩惺茏鸥滋住⒒钊由于薄壁干式缸套一活塞组受较高的机械和热负荷的共同作用,工作条件比较过小,活塞环断裂,刮伤缸壁,也极易造成柴油机拉缸现象的发生【,从而导致气曲轴箱爆炸;润滑油上窜到气缸内引起烧机油现象发生;排气管冒烟严重;发动机噪声异常;发动机不能正常工作甚至熄火等。因此有必要对薄壁干式缸套一活塞组的热负荷进行深入的研究。随着现代科学技术的发展,人们正在不断建造更为快速的交通工具、更大功率精确地预测出产品的技术性能,需要对结构的静、动力强度以及温度场、流场和燃发动机在工作过程中,气缸套受高温高压燃气的作用,会产生很大的热应力和工程,尤其是对采用薄壁干式缸套结构的机体和缸套而言,由于其传热较差,温度分布不均匀,容易发生局部形变甚至开裂。热条件很差,温度分布极不均匀,承受较大的热负荷;在作功行程,活塞顶部承受很大的爆发压力,而活塞销座又承受连杆传递的推力使得活塞产生冲击和挤压,同环的摩擦力以及燃气的化学腐蚀作用。在上述恶劣的条件下工作,活塞会产生变形、加速磨损,甚至开裂。恶劣。如果结构设计不合理,容易造成活塞、缸套变形严重,活塞与缸套配合间隙缸压缩压力降低,动力性丧失;可燃混合气下窜使曲轴箱压力增大,严重时会引起的发电机组和更为节能环保的内燃机。这一切都要求内燃机工程师在设计阶段就能烧等技术参数进行分析计算。
元分析软件与低车募捎τ檬鼓谌蓟杓扑椒⑸酥实姆稍荆嗽诓、计算机辅助工程分析,⒓扑慊ㄖひ展娉瘫啻鴗,缸套一活塞组研究现状江苏大学硕士学位论文深化和延伸应用。ǎ杭扑慊ㄖ煨珻、计算机辅助设计,⒓扑慊ㄖ圃珻、计算机辅助窖珻、计算机辅助质量检⒉沸畔⒐芾砜贗琍鹊取导噬鲜前讯嘣;募扑慊ㄖ际跫善鹄矗春虾托鞯亟泄ぷ鳌动机进气道气体流运参数,以提高其进气效率等,这些都可归结为求解物理问题的控制偏微分方程式,这些问题的