柴油機機體缸蓋組件的數(shù)值仿真和試驗研究.pdf

1、機體缸蓋組件是柴油機的主體，具有復雜的結構并承受著苛刻的載荷，同時是多數(shù)柴油機企業(yè)自行生產(chǎn)的部件，投資較大，研究機體缸蓋組件的設計、數(shù)值仿真和試驗技術具有重要的學術價值和工程意義。
　　本文回顧了機體缸蓋組件在結構設計、數(shù)值仿真和試驗開發(fā)方面的研究進展和現(xiàn)狀，結合某全新柴油機的研發(fā)，闡述了機體缸蓋組件的功能需求、載荷情況和結構形式，并進一步闡述了包括剛度、強度、密封、冷卻、聲輻射特性、緊湊化和制造工藝性在內的主要設計要素。

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

3、次芯盒氣道吹風試驗，通過不斷修磨的方法使進氣道的流量系數(shù)和渦流比達到了設定的目標。
　　采用有限體積法對單缸氣體流動換熱過程進行了分析，得到了氣門開度最大時氣道和缸內截面上的氣體流動分布和整個工作循環(huán)內邊界層上的速度和換熱系數(shù)分布。使用AVL.Fire軟件對整機冷卻水套的冷卻液流動進行分析，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流形狀和缸蓋上層水套導流結構，使冷卻水套中冷卻液的流向與分布更加合理。采用ABAQUS

4、軟件對柴油機機體缸蓋一體化組件進行了溫度、應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)的機體缸蓋組件進行了最小抗拉強度試驗、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，結果表明各項指標均滿足設計要求。進行了拉缸試驗,沒有發(fā)現(xiàn)異常磨損和拉缸痕跡，證明缸筒部分的設計符合要求，溫度測試結果說明機體缸蓋的溫度處于合理范圍。負載循環(huán)試驗和超負荷試驗中未發(fā)現(xiàn)零件斷裂、