高負荷柴油機活塞耐疲勞研究.pdf

1、隨著日益惡化的環(huán)境以及人們日益增強的環(huán)保意識，越來越多的領域如運輸、工程機械以及卡車對排放提出了更好的要求，對發(fā)動機的效率及燃油經(jīng)濟性提出了更加高的要求。在這樣的大環(huán)境下，從發(fā)動機零部件的設計角度出發(fā)去研究相關零部件對發(fā)動機油耗、排放等影響則有更加深刻和積極的意義。活塞是發(fā)動機非常關鍵的動力部件面臨著日益提高的熱負荷和機械負荷的共同作用。隨著負荷的不斷提高和上升，鋁合金活塞已經(jīng)達到了極限承載能力，惡劣的工作條件引起活塞的疲勞失效和破壞。

2、本文先介紹了國內外柴油發(fā)動機的發(fā)展現(xiàn)狀和今后趨勢并著重對活塞的發(fā)展現(xiàn)狀進行了分析，其中包括活塞的原材料的現(xiàn)狀(鋁制活塞，鋼活塞)和活塞結構設計的現(xiàn)狀。隨后以熱疲勞和機械疲勞為主線進行了活塞的疲勞失效分析。隨后闡述了有限元分析技術在活塞設計開發(fā)領域的廣泛應用，并結合企業(yè)實際案例6缸10.5L排量共軌高載荷柴油發(fā)動機活塞進行設計分析和研究。分析了活塞裙部、喉口、燃燒室頭部、內外腔、活塞銷及銷孔的載荷狀況并提出了潛在的風險。在對活塞初步進行設

3、計驗證的過程中應用DTE公司開發(fā)的液壓脈沖試驗系統(tǒng)-電液伺服疲勞試驗設備，在活塞兩邊通過伺服電機伺服閥施加油壓來模擬爆發(fā)燃氣壓力作用在活塞頂部和活塞內部慣性力，來驗證活塞頂部、活塞裙部及活塞銷孔的結構設計及疲勞強度。同時還結合高負荷臺架試驗臺架試驗過程中出現(xiàn)的開裂失效情況進行了分析，并通過改善活塞橢圓度的著手進行有效的設計改善并同時用有限元分析技術進行分析驗證。針對新的設計改善，最后通過高負荷臺架試驗進行新一輪驗證。
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