發(fā)動(dòng)機(jī)氣門疲勞壽命預(yù)測(cè)模型及其計(jì)算方法研究.pdf

1、氣門是發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的重要組成零件，確保了發(fā)動(dòng)機(jī)能夠獲得良好的經(jīng)濟(jì)性能、動(dòng)力性能、可靠性及耐久性。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)化，發(fā)動(dòng)機(jī)整體尺寸縮小，而其功率加大，從而使得發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的工作環(huán)境更加惡化，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)氣門特別是排氣門的失效成為日益顯著的問(wèn)題。
　　 本文在闡述現(xiàn)階段關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)氣門失效的研究方法及研究成果的基礎(chǔ)上，分析了發(fā)動(dòng)機(jī)排氣門失效形式，并以此重點(diǎn)討論了發(fā)動(dòng)機(jī)排氣門第二熱點(diǎn)位置的失效原因：由于排氣門長(zhǎng)期處于高溫廢氣沖蝕

2、的特殊工作環(huán)境中，使得排氣門材料的組織結(jié)構(gòu)改變，抗疲勞能力下降，導(dǎo)致排氣門過(guò)早疲勞失效。而在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，由于種種原因，還可能導(dǎo)致排氣門處于非正常工作狀態(tài)，在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣門處于偏置或偏擺工作狀態(tài)下時(shí)，排氣門的受力情況變得更加復(fù)雜，這樣使得處于頻繁開閉工作狀態(tài)下的排氣門更容易發(fā)生疲勞斷裂。
　　 本文基于ANSYS建立了發(fā)動(dòng)機(jī)氣門、氣門座與氣門導(dǎo)管組件接觸模型，并以此分析了排氣門不同工況下的應(yīng)力形態(tài)，通過(guò)相關(guān)疲勞估算理論，對(duì)排氣

3、門零件的S-N關(guān)系曲線進(jìn)行了相關(guān)估計(jì)，并根據(jù)與發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)壓力相對(duì)應(yīng)的排氣門第二熱點(diǎn)處應(yīng)力譜估算出排氣門的累積疲勞損傷率。同時(shí)本文還應(yīng)用疲勞分析軟件nCode DesignLife對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣門進(jìn)行了疲勞仿真分析，從分析結(jié)果云圖中可以更加直觀的研究發(fā)動(dòng)機(jī)排氣門的壽命情況。最終研究表明：排氣門第二熱點(diǎn)處存在高彎曲應(yīng)力，其峰值分別發(fā)生在燃燒沖擊及落座瞬間；在異常工況下燃燒沖擊時(shí)對(duì)疲勞損傷率的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)高于氣門落座沖擊力。研究還表明：排氣門正常工