低速船舶柴油机伺服油共轨管有限元分析.pdf

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1、第1期2015年2月内燃机InternalCombustion‘EnginesNo．1Feb．2015低速船舶柴油机伺服油共轨管有限元分析宁一高1，石勇1，文李明2，张强2(1．哈尔滨工程大学动力与能源工程学院，黑龙江哈尔滨150001；2．沪东重机有限公司，上海200129)摘要：为了初步检验新型低速船舶柴油机伺服油共轨管的设计是否可行，采用专业的三维建模软件UG建立了共轨管的实体装配模型，并利用大型有限元分析软件ANSYSWorkbench对相关部件的强度及共轨管端部密封I生进行了分析。分析结果为产品的设计开

2、发提供了一定的理论依据。关键词：伺服油共轨管；UG；ANSYSWorkbench；有限元分析中图分类号：TK421文献标识码：A文章编号：1000—6494(2015)01—0017—04FiniteElementAnalysisforCommonRailofLow-speedMarineDieselEngine’SServoOilSystemNINGYiga01，SHIYon91，WENLimin92，ZHANGQian92(1．CollegeofPowerandEnergyEngineering，Harbin

3、EngineeringUniversity，Harbin150001，China；2．HudongHeavyMachineryCo．，Ltd．，Shanghai200129，China)Abstract：Topreliminarilycheckwhetherthedesignofcommonrailoflow-speedmarinedieselengine’SserVooilsystemisfeasible．utilizingthree—dimensionalmodelingsoftwareUGtobuildth

4、esolidassemblymodelofcommonrail，analyzingthestrengthofcorrelatedpartsandthesealingperformanceoftheendofcommonrailwithlarge——scaleFEAsoftwareANSYSWorkbench．Theresuhsofanalysisprovidesometheoreticalbasisfortheproduct’sdesignanddevelopment．Keywords：commonrailofs

5、ervooilsystem；UG；ANSYSWorkbench；FEA随着石油资源的日渐紧缺和环境污染问题越来越突出，人们对柴油机燃油经济性和排放性能的要求也越来越高。优化排气门的开启持续时间、升程和相位是改善柴油机性能，提高热效率和减少有害排放的一种重要途径。目前国外已经有比较成熟的产品可以实现对排气阀的智能化控制，如瓦锡兰公司推出的RT—Flex系列柴油机，采用20MPa轨压的伺服油共轨系统来实现排气阀的控制，有效地提高了柴油机的经济性并降低了排放”’21。为实现先进船舶柴油机的国产化，上海沪东重机有限公司开

6、发了新一代低速小缸径船舶柴油机，其排气系统结构见图1。该系统工作时，高压伺服油泵将液压油增压后供人共轨管，然后通过排气阀控制单元(VCU)来驱动排气阀的启闭，使得排气阀可以得到灵活自如的控制。作者简介：石勇(1973一)，男，湖北人，副教授，博士，主要研究方向为柴油机电控与仿真。收稿日期：2014—10—28图1排气系统结构由于伺服油轨压设计高达30MPa，工作中共轨管相关部件的强度是否足够，端部密封性是否良好，对整个系统的可靠性至关重要。因此，在制造加工之前，有必要利用有限元软件进行相关分析计算，对设计方案的可

7、行性进行初步检验。1共轨管相关部件强度分析1．1几何模型的建立和材料参数利用UG建立了伺服油共轨管的装配模型，然后导人到ANSYSWorkbench中91，见图2，这样大大提高了建模效率。内燃机2015年2月图2共轨管装酉E模型其中，两个端盖分别通过6个10．9级M12×1．75的高强度螺栓固定在共轨管两端。考虑到在运用实体单元模拟螺栓时，即使不建立详细完整的螺纹细节，其数值仿真结果与实验结果在螺杆部位差别也不大嗍。故建立模型时忽略螺纹细节，螺栓杆有螺纹部分按有效直径建模。相关部件的材料参数见表1。表1共轨管相关

8、部件材料参数名称材料弹性GP模a量7泊松比抗蔫袭度7屈骺翟度71．2网格划分考虑到共轨管内部结构复杂，使用PatchConforming法对模型进行四面体网格划分，其优点是适用于任意体，快速自动生成，关键区域使用曲度和近似尺寸功能细化网格，可使用边界层膨胀细化实体边界。而对螺栓采用六面体主导的方式进行网格划分。划分网格后，共得到862501个节点，564098个单元，经检