天然气发动机缸盖底板的改进设计.pdf

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1、第54卷第4期V01．54No．4农业装备与车辆工程AGRICUⅢRALEQUⅡ’MENT＆VEHICI正ENGINEERING2016年4月April2016doi：10．3969巧．isSn．1673—3142．2016．04．012天然气发动机缸盖底板的改进设计成凯1，余建发2，张桂荣2(1．25006l山东省济南市山东大学能源与动力工程学院；2．402262重庆市潍柴重机股份有限公司重庆分公司)【摘要】在某型号天然气发动机缸盖的基础上，对缸盖底板的结构进行优化设计。运用Abaqus有限元分析软件对改进前后气缸盖进行热机

2、顺序耦合计算分析，主要对比分析两种气缸盖底板的应力分布状况。为了更加真实地模拟缸盖的应力场，计算中考虑了装配应力对缸盖的影响。结果表明，改进后的缸盖底板温度和应力明显降低。发动机可靠性得到提升。【关键词】气缸盖；温度场；热应力；综合应力[中圈分类号]砸弭32[文献标志码】A[文章编号】1673—3142(2016)04—0047_05ImprovedDe响尹ofCNGEngi耻C，曲derIIe柏Hate)【i粕Kail，YuJi蛐fa2，zhangGuimn92(1．schoolofEnerg)r舳dPowerE嚼ne甜ng

3、，ShandoIIgUnive玛ity，Ji啪C畸，Sh蛐dongPIDviIIce250061，Chim；2．WeichaiHeayyM∞hineryCo．，圳．Chon鹊ingB砌ch，Chon羽ing402262，China)【Ab删】Ba舱dont．1ecylinderheadofacenaintype0fnaturalg够en百ne，tllestmctu陀ofcylinderh髓dplatew酗opti-mized．ThetlI锄al—mech明icalc叫plingcalculationr

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6、n幽Illati帆聃alysi8．neresuhB8howtlIatt}leimpmvedcylinderheadplatetempemture趴ds№ssdecre船esi即mcaIldy，tlleeIlgi舱reliabilit)risimpmved．[Keywo—s]cylinderhead；tempemturefield；tlIennals缸_ess；combinedstress0引言在气体机工作过程中。气缸盖受到机械负荷和热负荷的共同作用。缸盖火力面不但直接与高温燃气接触，而且缸盖底板还与冷却水腔内的冷却水进行换热，

7、导致缸盖底板温度分布不均匀。同时受到气门座圈、机体的位移约束。产生很大的热应力。气缸盖火力面主要受热负荷影响【”，为了降低底板热负荷，需要对底板结构进行改进。本文通过对比改进前后两种缸盖的热应力和综合应力。为优化天然气发动机缸盖提供研究参考。1模型的建立1．1几何模型图1为已有的天然气发动机气缸盖。图2为改进后的气缸盖，分别简称缸盖1和缸盖2。从图中可以看出，缸盖l的火力面与底板是平齐的；缸收稿日期：2016-01—18修回日期：2016_ol一23圈1原始缸盖模型F啕．1Theo哟i哺Ic圳inderheadmodel图2改

8、进的缸盖模型Fig．2Theimp兀)、，edcyIinderheadmodeI农业装备与车辆工程2016年盖2则是在缸盖1的基础上．利用Pm，E三维造型软件在火力面区域内挖出了一个规则的∞型浅坑，浅坑直径为缸径的0．8倍。计算对象是包括气门座圈、螺栓、喷油器衬套、气缸垫和机体的装配组合模型。本文是针对缸盖的计算分析。因此对于气缸垫和机体的几何模型做了简化处理，使用相似的规则体来代替。由于缸盖上的螺钉孔和销钉孔对计算结果影响很小。通过几何处理将这些小孔去掉，方便后续的网格划分和计算分析。1．2有限元模型运用Hypennesh软

9、件对装配组合模型进行网格划分。在单元类型方面，由于气缸盖结构的复杂，网格模型整体采用适应性好的四面体非结构化网格，考虑是在原有气缸盖的基础上的改进设计，一阶单元的精度已经可以满足对比分析的需要。运用Abaqus进行温度场和应力场计算时，分别选用DC3D4和C3D4网格类型。网