基于熱負荷及機械負荷柴油機活塞的結(jié)構(gòu)分析與仿真.pdf

1、　　活塞是內(nèi)燃機的主要零部件之一，它的工作穩(wěn)定性將直接影響到內(nèi)燃機的可靠性、耐久性、經(jīng)濟性及排放等一系列重要的性能指標(biāo)?；钊诠ぷ鲿r既要承受高溫、高壓燃氣的周期作用，又要承受高速往復(fù)運動產(chǎn)生的慣性力、側(cè)向壓力、摩擦力等多重負荷的交替作用，必然會導(dǎo)致活塞在工作中的熱損傷和機械損傷。特別是活塞頂部乃至整個活塞在高溫燃氣作用下溫度很高，且溫度沿活塞徑向和軸向分布不均勻，必然導(dǎo)致活塞產(chǎn)生一定的熱應(yīng)力和熱變形。當(dāng)熱負荷與機械負荷耦合后，嚴重時可能

2、會導(dǎo)致活塞頂部、銷座處出現(xiàn)裂紋、活塞環(huán)膠結(jié)甚至“拉缸”等各種問題。所以，對活塞溫度場進行測量與分析，對溫度場、應(yīng)力場以及熱、機械負荷共同作用下的耦合應(yīng)力場進行有限元分析，了解活塞工作時的溫度場分布規(guī)律及耦合應(yīng)力場分布規(guī)律，對改進活塞結(jié)構(gòu)，提高其工作可靠性、耐久性等是十分必要的。
　　本文采用硬度塞測溫法在不同工況下對6125型柴油發(fā)動機不同結(jié)構(gòu)特點的活塞表面關(guān)鍵點的溫度進行了測量，獲得了不同工況下，不同結(jié)構(gòu)特點的活塞表面關(guān)鍵點的

3、溫度值，分析了活塞的工作溫度與結(jié)構(gòu)特點及內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速變化之間的關(guān)系。選取適宜的經(jīng)驗公式估算得到活塞表面的換熱系數(shù)，采用有限元法對活塞溫度場進行試算，將得到的關(guān)鍵點溫度值與實測值進行比較和修正，較為精確的確定了6125型柴油發(fā)動機標(biāo)定工況下的熱邊界條件。采用有限元軟件MSC.Marc對6125型柴油機不同結(jié)構(gòu)活塞在標(biāo)定工況下的溫度場、機械應(yīng)力場和變形、熱負荷和機械負荷共同作用下耦合應(yīng)力場和變形的有限元計算結(jié)果進行了分析比較，得出活塞的溫度場