船用柴油機機體動態(tài)應力分析方法研究.pdf

1、柴油機機體是整個柴油機的骨架和基礎，它在柴油機運轉時承受復雜載荷，這些載荷的大小、方向隨工況和曲軸轉角不斷變化，有些力的作用點也在不斷變化。而機體的可靠性對整個柴油機的性能有著重要的影響，它基本上決定著整個柴油機的使用壽命，單純對機體進行靜態(tài)的應力分析已無法滿足現(xiàn)階段柴油機設計的需求，對機體進行動態(tài)應力的分析顯得格外重要。
　　 本文進行了6L16/24型柴油機機體動態(tài)應力分析方法的研究，分別從理論計算和試驗測試兩方面進行。主要

2、工作及結論如下：
　　 1)在保證計算精度與計算速度的前提下，對6L16/24型柴油機機體實體模型進行合理簡化，并建立了動應力計算的有限元模型。
　　 2)運用多體動力學分析軟件ADAMS計算機體所受活塞側推力和各檔主軸承垂直分力及水平分力，作為機體加載的主要動態(tài)載荷。
　　 3)對6L16/24型柴油機機體有限元模型加載載荷、定義位移邊界條件，計算其在轉速1000rpm、單缸功率90kW的工況下運轉一個循環(huán)的動

3、態(tài)應力。
　　 4)分析動態(tài)應力計算結果，主要得出以下結論：從應力云圖上看，柴油機機體高應力區(qū)主要分布在氣缸套與機體的上下接觸表面以及主軸承座周圍且受動態(tài)載荷影響較大；在各缸發(fā)火時刻附近，此缸氣缸套與機體的上下接觸表面、氣缸套與凸輪軸之間的薄壁以及相關的兩檔主軸承座周圍應力達到最大值；在機體安裝罩蓋處拐角部位容易產(chǎn)生應力集中現(xiàn)象；柴油機飛輪附近應力值較為穩(wěn)定，基本圍繞一個固定值上下波動；柴油機前端箱體應力較小，僅在與機體連接處有

4、相對明顯應力。
　　 5)在僅考慮螺栓預緊力的情況下，分別采用溫度法和直接法對機體施加螺栓預緊力，從靜態(tài)應力云圖上可看出兩種加載方法所得計算結果基本一致，在機體與軸承座側面連接處應力較大，且越靠近中間檔軸承應力越大，機體其他區(qū)域應力較不明顯。
　　 6)試驗測試與計算結果對比
　　 通過對6L16/24型柴油機機體進行動態(tài)應變的試驗測試及缸內壓力測試，并將測試結果與計算結果進行了對比，驗證了有限元計算方法的正確性

5、。
　　 本文創(chuàng)新點主要有以下幾點：
　　 1)對于活塞側推力的加載，將其作用位置考慮為氣缸套與機體進行裝配的上、下接觸環(huán)面上，在這兩部分表面分別建立剛性區(qū)域，用于連接表面所有節(jié)點至中心一點，將活塞側推力加載在該點上。
　　 2)對于氣體力對柴油機機體的作用，本文主要考慮當氣體力作用于氣缸蓋下表面時，缸蓋螺栓反作用力引起的氣缸套對機體在兩者接觸表面上所產(chǎn)生的作用力。采用有限元法模擬剛度試驗，得到螺栓聯(lián)接的相對剛度