柴油機活塞熱負荷和機械負荷耦合研究.pdf

1、活塞是發(fā)動機的關(guān)鍵零部件之一,活塞工作的可靠性、耐久性直接關(guān)系到發(fā)動機的整體性能?；钊ぷ鳝h(huán)境惡劣,承受很高的熱負荷和機械負荷,熱負荷主要是活塞頂面高溫燃氣引起的,高溫燃氣不僅使活塞頂部溫度比較高,同時會引起活塞的許多部位熱流密度比較大?；钊臋C械負荷主要是由于活塞在運動過程中要承受爆發(fā)壓力、往復慣性力、側(cè)向力、摩擦力等機械載荷。實際工作中活塞是在兩種負荷共同作用下工作的,因此使得活塞在工作中的應(yīng)力應(yīng)變分析變得復雜。
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2、采用有限元方法對某柴油機活塞的溫度進行分析,得到活塞的溫度分布規(guī)律,并將活塞溫度分布結(jié)果代入到多體動力學分析模型中來分析活塞的側(cè)推力,分析結(jié)果表明溫度是通過改變連桿軸線偏離氣缸軸線的角度來影響側(cè)推力的。在此基礎(chǔ)上,分析側(cè)推力對活塞的應(yīng)力分布所產(chǎn)生的影響,計算活塞在熱負荷、機械負荷和熱機負荷耦合作用下活塞的應(yīng)力和變形,結(jié)果表明側(cè)推力會導致活塞裙部、環(huán)槽、活塞銷座根部應(yīng)力增加,在活塞熱機耦合分析中,活塞變形主要是熱變形。同時研究結(jié)果為降低側(cè)

3、推力對活塞應(yīng)力的影響以及深入了解活塞應(yīng)力和變形受各種負荷影響情況提供了理論基礎(chǔ)。
　　 為了研究燃燒室頂面邊界條件對活塞的熱負荷的影響,運用CFD數(shù)值分析方法對燃燒室頂面的燃燒情況進行分析,并分析了不同曲軸轉(zhuǎn)角下燃燒室內(nèi)活塞附近的燃氣溫度分布、速度分布、密度分布,計算結(jié)果表明活塞頂部附近的傳熱系數(shù)、熱流密度與燃燒室內(nèi)活塞表面燃氣的速度分布、密度有關(guān),在壓縮行程活塞頂部的燃燒室喉口熱流密度最大,主要是由燃燒室內(nèi)部的流體速度分布引起