船用柴油機(jī)機(jī)體動態(tài)應(yīng)力分析方法研究.pdf

1、柴油機(jī)機(jī)體是整個柴油機(jī)的骨架和基礎(chǔ)，它在柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時承受復(fù)雜載荷，這些載荷的大小、方向隨工況和曲軸轉(zhuǎn)角不斷變化，有些力的作用點(diǎn)也在不斷變化。而機(jī)體的可靠性對整個柴油機(jī)的性能有著重要的影響，它基本上決定著整個柴油機(jī)的使用壽命，單純對機(jī)體進(jìn)行靜態(tài)的應(yīng)力分析已無法滿足現(xiàn)階段柴油機(jī)設(shè)計的需求，對機(jī)體進(jìn)行動態(tài)應(yīng)力的分析顯得格外重要。
　　 本文進(jìn)行了6L16/24型柴油機(jī)機(jī)體動態(tài)應(yīng)力分析方法的研究，分別從理論計算和試驗(yàn)測試兩方面進(jìn)行。主要

2、工作及結(jié)論如下：
　　 1)在保證計算精度與計算速度的前提下，對6L16/24型柴油機(jī)機(jī)體實(shí)體模型進(jìn)行合理簡化，并建立了動應(yīng)力計算的有限元模型。
　　 2)運(yùn)用多體動力學(xué)分析軟件ADAMS計算機(jī)體所受活塞側(cè)推力和各檔主軸承垂直分力及水平分力，作為機(jī)體加載的主要動態(tài)載荷。
　　 3)對6L16/24型柴油機(jī)機(jī)體有限元模型加載載荷、定義位移邊界條件，計算其在轉(zhuǎn)速1000rpm、單缸功率90kW的工況下運(yùn)轉(zhuǎn)一個循環(huán)的動

3、態(tài)應(yīng)力。
　　 4)分析動態(tài)應(yīng)力計算結(jié)果，主要得出以下結(jié)論：從應(yīng)力云圖上看，柴油機(jī)機(jī)體高應(yīng)力區(qū)主要分布在氣缸套與機(jī)體的上下接觸表面以及主軸承座周圍且受動態(tài)載荷影響較大；在各缸發(fā)火時刻附近，此缸氣缸套與機(jī)體的上下接觸表面、氣缸套與凸輪軸之間的薄壁以及相關(guān)的兩檔主軸承座周圍應(yīng)力達(dá)到最大值；在機(jī)體安裝罩蓋處拐角部位容易產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象；柴油機(jī)飛輪附近應(yīng)力值較為穩(wěn)定，基本圍繞一個固定值上下波動；柴油機(jī)前端箱體應(yīng)力較小，僅在與機(jī)體連接處有

4、相對明顯應(yīng)力。
　　 5)在僅考慮螺栓預(yù)緊力的情況下，分別采用溫度法和直接法對機(jī)體施加螺栓預(yù)緊力，從靜態(tài)應(yīng)力云圖上可看出兩種加載方法所得計算結(jié)果基本一致，在機(jī)體與軸承座側(cè)面連接處應(yīng)力較大，且越靠近中間檔軸承應(yīng)力越大，機(jī)體其他區(qū)域應(yīng)力較不明顯。
　　 6)試驗(yàn)測試與計算結(jié)果對比
　　 通過對6L16/24型柴油機(jī)機(jī)體進(jìn)行動態(tài)應(yīng)變的試驗(yàn)測試及缸內(nèi)壓力測試，并將測試結(jié)果與計算結(jié)果進(jìn)行了對比，驗(yàn)證了有限元計算方法的正確性

5、。
　　 本文創(chuàng)新點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：
　　 1)對于活塞側(cè)推力的加載，將其作用位置考慮為氣缸套與機(jī)體進(jìn)行裝配的上、下接觸環(huán)面上，在這兩部分表面分別建立剛性區(qū)域，用于連接表面所有節(jié)點(diǎn)至中心一點(diǎn)，將活塞側(cè)推力加載在該點(diǎn)上。
　　 2)對于氣體力對柴油機(jī)機(jī)體的作用，本文主要考慮當(dāng)氣體力作用于氣缸蓋下表面時，缸蓋螺栓反作用力引起的氣缸套對機(jī)體在兩者接觸表面上所產(chǎn)生的作用力。采用有限元法模擬剛度試驗(yàn)，得到螺栓聯(lián)接的相對剛度