YC-6K型柴油機(jī)活塞故障分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、自從1860年第一臺內(nèi)燃機(jī)問世以來，活塞式發(fā)動機(jī)的歷史已經(jīng)延續(xù)了將近一個半世紀(jì)。發(fā)動機(jī)的發(fā)展是一個從低功率、低效率向著大功率、高效率發(fā)展的過程。特別是近十幾年來，由于重型載重車及工程機(jī)械的旺盛的功率需求，高轉(zhuǎn)速、高效率、高強(qiáng)化的柴油機(jī)在與多種新技術(shù)、新材料結(jié)合的情況下應(yīng)運(yùn)而生。活塞作為柴油發(fā)動機(jī)的心臟部件，承受的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷也越來越高，活塞發(fā)生故障的可能性越來越高。因此，對于活塞的傳熱結(jié)構(gòu)研究與優(yōu)化成為了制約著柴油發(fā)動機(jī)功率強(qiáng)化的瓶

2、頸，需要對這個部分進(jìn)行重點(diǎn)研究。
　　 柴油機(jī)的強(qiáng)化程度一般通過升功率來表征表述，強(qiáng)化程度越高，其升功率也越高。YC-6K型柴油機(jī)是一款升功率為31.2kW/L的柴油機(jī)，由于高的強(qiáng)化使得原設(shè)計(jì)活塞發(fā)生了開裂故障。因此，需要對YC-6K型柴油機(jī)活塞結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。一般來說，活塞發(fā)生開裂故障的原因主要是兩個，一是活塞的溫度過高，活塞材料強(qiáng)度降低；二是活塞的應(yīng)力結(jié)構(gòu)不合理，出現(xiàn)了薄弱環(huán)節(jié)。為了對活塞的溫度情況進(jìn)行研究，需要對活塞的燃燒室

3、尺寸、冷卻油道的換熱影響進(jìn)行研究。需要借助與有限元分析軟件ANSYS和流體計(jì)算軟件FLUENT。為了對活塞的應(yīng)力情況進(jìn)行研究，需要對活塞的應(yīng)力情況(包括熱應(yīng)力及機(jī)械應(yīng)力情況)進(jìn)行分析，需要借助的軟件為有限元分析軟件ANSYS及WORKBENCH。
　　 本文在結(jié)合國內(nèi)外對活塞研究的成果之上，對YC-6K型柴油機(jī)活塞進(jìn)行了結(jié)構(gòu)的研究，并取得了一系列的成果。一提出了借助與硬度塞測溫法、RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及ANSYS有限軟件計(jì)算活塞換熱邊

4、界的方法；二借助于流體計(jì)算軟件FLUENT研究了YC-6K型柴油機(jī)活塞冷卻油道的換熱情況及冷卻油道位置對于活塞溫度的影響；三借助于ANSYS及ANSYS-WORKBENCH軟件找出了活塞頭部的最長傳熱途徑，研究了喉口倒角對于活塞的溫度影響情況；四通過ANSYS及ANSYS-WORKBENCH軟件研究了YC-6K型柴油機(jī)活塞的熱應(yīng)力及熱機(jī)械耦合應(yīng)力問題，并找出了活塞產(chǎn)生破壞的主要原因是活塞的溫度過高。通過上述的研究成果，提出了活塞的優(yōu)化方