柴油机主要零部件的有限元分析与试验研究

【摘要】：由于长期工作在恶劣的环境下,柴油机燃烧室零部件要承受很高的热负荷和机械负荷,这些负荷所产生的综合应力影响了燃烧室零部件的使用寿命,其可能导致的咬缸、拉缸、结焦等故障严重危害了柴油机的耐久性和可靠性。因此一个可靠的产品必须对燃烧室零部件的温度、应力和变形进行分析。 本文回顾了柴油机传热与热负荷研究的发展和现状,对柴油机的热状态、热负荷和机械负荷进行了定义和说明,建立了L16/24型柴油机燃烧室零部件的三维有限元模型;应用有限元分析技术进行了温度场、机械应力场、热应力场及耦合应力场的分析研究。采用热电偶法测量了柴油机缸套的温度,校验了缸套温度场的有限元计算结果。具体研究工作包括: 1.系统地阐述了求解柴油机燃烧室部件热负荷和机械负荷的基本原理和方法,介绍了应用有限元法进行数值求解的方法。 2.以L16/24型柴油机为研究对象,依据L16/24型柴油机燃烧室零部件的二维图纸,利用三维建模软件建立其各部件的有限元分析模型。 3.确定了有限元分析的边界条件。 4.利用MSC有限元软件进行了温度场、机械应力场、热应力场、耦合应力场及活塞顶与活塞裙接触计算分析研究。 5.以L16/24型柴油机为试验对象,采用热电偶法测量了缸套温度,通过对缸套温度瞬时变化的测量,校验了缸套温度场有限元计算结果,为修正有限元温度场计算结果提供边界条件。 最后对研究成果和有关问题进行了总结,对今后的工作做出了展望。