大型柴油机滚轮内孔线型分析.pdf

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1、第5期2014年lO月内燃机InternalCombustionEnginesNo．5Oct．2014大型柴油机滚轮内孔线型分析陈杰1，李凯1，崔亚辉1，赵强2，王宏江1(1．西安理1j大学，陕西西安710048；2．陕西柴油机重工有限公司，陕西兴平713100)摘要：大型柴油机滚轮内表面磨损，外表面拉毛，极大影响柴油机安全运行。现针对多次发生滚轮破坏事故的柴油机，利用ANSYS有限元软件对滚轮不同的内孑L线型进行应力、变形以及接触应力等分析，得出使用内凸形滚轮优于直线型和内凹型的结论，并在工程应用中验证了其

2、有效性。关键词：柴油机；滚轮；内孔线型；有限元中图分类号：TK422文献标识码：B文章编号：1000—6494(2014)05—0020—03TheEndoporusLinetypeAnalysisofLargeDieselEngineRollerCHENJiel，LIKail，CUIYahuil，ZHAOQian92，WANGHongjian91(1．ⅪI衄UniversityofTechnology,Xi’an710048，ch嫡2．ShanxiDieselEngineHeavyIndustryCo．，I

3、xd．，Xingping713100,China)Abstract：Wearofinnersurfaceofrollerandoutsidesurfaceroughcastphenomenonofthelargedieselengine，greatlyinfluenceitsrunning．Nowformanytimesofrollerdamageaccidentofmachine，useANSYSfiniteelementsoftwarefordifferentendoporuslinetypesofrol

4、lergettingstress，deformationandcontactstressanalysis，thusitCanbeconcludedthattheendoporussurfacewhichisconcavelineswouldbebetterthanthelinearmodelandtheconvex．Itsvalidityhasbeenverifiedinengineeringapplications．Keywords：dieselengine；roller；endoporuslinetype

5、；finiteelementmethod0前言大型柴油机的喷油泵滚轮工作环境较为恶劣，由于凸轮高速、大载荷的周期性转动，且滚轮作用表面润滑困难，使得滚轮与滚轮销接触的内表面易发生严重磨损现象，而与凸轮接触的外表面发生拉痕、麻点和裂纹等破坏现象。在某柴油机厂装配调试车间，多次发生某型柴油机滚轮破坏事故，导致柴油机不能正常运行。事后企业进行多次机加工和热处理等工艺改良未达到预期效果，给企业造成一定经济损失。所以，我们通过分析滚轮内孑L线型来探究滚轮异常破损的原因。理论上，滚轮内孔母线的图纸要求为直线型，而从机加工

6、、热处理等工程实际出发难以生产内孑L母线为纯直线型的滚轮。常见滚轮内孑L线型都因为加工误差、热变形，残留应力释放等原因变成内凸型和内凹型两种。我们通过具体分析作者简介：陈杰(1989一)，男。浙江宁波人．硕士研究生，研究方向为车辆工程。收稿日期：2014—04—09滚轮、凸轮以及滚轮销三个零件所受最大应力、变形以及接触应力的情况，比较得出上述三种内孔线型的优劣。1模型的建立滚轮材料为GCrl5，零件渗碳深度为0．6—0．8mm，硬度为HV720±60(HRC61～64)，其表面TRAFUL处理。滚轮结构见图1

7、，表示滚轮内孔线型为内凸型和内凹型的情况，图中可得内孔直径最大误差值为0．015mm，现采取内凸(内凹)型母线中部凸出(凹进)为3～10斗m进行仿真分析。图2是利用PRO／E5．0建立三维模型，图中滚轮、滚轮销、挺柱、凸轮四个零件按实际零件图纸进行建模，装配成凸轮副。2边界条件设置当凸轮运动到最大升程时，即凸轮转动到如图2所示位置时，柴油机喷油泵的挺柱上受到垂直向下的弹簧力和泵油压力总和达到最大值，即各零件受力与弹性变形为最大值。现有该柴油机厂提供第5期陈杰，等：大型柴油机滚轮内孑L线型分析载荷数据为凸轮最高

8、行程位置时，向挺柱竖直向下施加载荷50kN。应用ANSYS软件对三维模型进行网格划分，删除模型中不重要的倒角、倒圆。通过软件自动划分网格，并人为精密划分接触表面的网格，选择加强型拉格朗日算法，统计得网格节点数为53232，单元数为31062。这样设置使得网格质量较高，且符合工程实际。凸轮副组件中各零件的约束条件为：凸轮采用固定约束；挺柱在竖直方向上对其无摩擦约束处理；滚轮与滚轮销接触面设置为摩擦约束