某型高速柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的動(dòng)力失效研究.pdf

1、配氣機(jī)構(gòu)控制發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、排氣過(guò)程，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能和使用壽命具有重要影響。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展，配氣機(jī)構(gòu)失效問(wèn)題逐漸受到重視。氣門和凸輪作為配氣機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵元件，它們既是配氣機(jī)構(gòu)工作狀態(tài)的決定因素，又是整機(jī)性能的重要影響因素，尤其是對(duì)于高速大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，二者的重要性更加突出。為了保證氣門和凸輪在較惡劣的條件下仍能可靠地工作，對(duì)它們進(jìn)行動(dòng)力失效分析具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。 本研究是在大量閱讀國(guó)內(nèi)外有關(guān)文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合某

2、柴油機(jī)公司配氣機(jī)構(gòu)的實(shí)際情況，探討了氣門和凸輪磨損的失效因素，應(yīng)用ANSYS和AVL TYCON軟件，建立了該發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)模型，通過(guò)仿真分析明確了該配氣機(jī)構(gòu)氣門和凸輪的失效原因，并提出了改進(jìn)思路。首先，根據(jù)氣門在落座穩(wěn)定后的實(shí)際工作情況，本文采用熱應(yīng)力耦合有限元方法，應(yīng)用ANSYS軟件建立了氣門的二維有限元實(shí)體模型，根據(jù)實(shí)測(cè)的配氣氣門的溫度分布圖和實(shí)際工作中的受力情況，在ANSYS環(huán)境下進(jìn)行了網(wǎng)格劃分、邊界條件施加以及對(duì)

3、氣門的熱一結(jié)構(gòu)耦合應(yīng)力分析，通過(guò)計(jì)算得到了氣門復(fù)雜工況下的位移場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布，得到氣門失效的主要原因，為配氣機(jī)構(gòu)冷卻系統(tǒng)的改進(jìn)提供參考。其次，采用集中質(zhì)量法對(duì)該型發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化，建立多質(zhì)量數(shù)學(xué)模型，通過(guò)創(chuàng)建配氣機(jī)構(gòu)的整體實(shí)體模型，獲得各元件的質(zhì)量參數(shù)。為獲得準(zhǔn)確的配氣機(jī)構(gòu)各元件剛度參數(shù)，利用有限元方法及相關(guān)軟件分別對(duì)各元件進(jìn)行靜力分析，得出各元件的應(yīng)變等值線圖，繼而得出準(zhǔn)確的剛度參數(shù)值。然后，對(duì)配氣機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和

4、動(dòng)力學(xué)仿真計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明：彈簧裕度、豐滿系數(shù)、潤(rùn)滑效果、振動(dòng)特性這四項(xiàng)均是滿足要求的；氣門落座速度、氣門彈簧的受力情況及氣門反跳、從動(dòng)件飛脫這四項(xiàng)也均在合理范圍之內(nèi)；根據(jù)計(jì)算出的氣門落座速度，對(duì)氣門落座時(shí)的碰撞接觸過(guò)程進(jìn)行動(dòng)力分析，分析結(jié)果表明氣門落座時(shí)的碰撞接觸應(yīng)力遠(yuǎn)小于許用應(yīng)力，不會(huì)造成氣門低周失效；但凸輪一挺柱接觸應(yīng)力比材料的許用接觸應(yīng)力大，過(guò)大的接觸應(yīng)力是造成凸輪磨損失效的主要原因。最后，在動(dòng)力失效分析的基礎(chǔ)上，提出了凸輪一