【摘 要】
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随着科学技术的不断进步,内燃机逐步踏上了高功率、低排放和低油耗的发展道路上,功率的增加会伴随着内燃机热负荷和机械负荷的增大。活塞作为内燃机中非常关键的零部件,始终
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随着科学技术的不断进步,内燃机逐步踏上了高功率、低排放和低油耗的发展道路上,功率的增加会伴随着内燃机热负荷和机械负荷的增大。活塞作为内燃机中非常关键的零部件,始终与高温燃气接触,承受着非常大的热负荷和机械负荷,所以掌握活塞的温度以及应力状况就十分必要。本文主要针对某机车用柴油机进行有限元分析,该柴油机属于V型柴油机。首先,文章利用GT-Power软件对该型号柴油机进行工作过程的仿真模拟,进而达到柴油机的设计标准。结合经验公式对活塞的热边界条件进行确定,并利用ANSYS Workbench计算分析其稳态和瞬态的温度场。结果显示,其头部的温度相比较而言略高,并且各部分温度梯度较大,而裙部温度比较稳定。其次,文章对活塞的应力场进行了分析计算,主要包含三方面:热应力场、机械应力场和耦合应力场。结果显示,活塞的热应力对活塞的影响要大于其机械应力,并且其热应力最大区域主要集中在头部,其主要原因是该区域的温度梯度较大。活塞的耦合应力场的分布规律比较接近活塞的热应力场分布,裙部的应力场始终比较稳定,并没有太大的波动。最后,文章针对该型号活塞的振荡冷却腔的结构进行了探究,探究了不同冷却方式对该活塞的热负荷的影响,主要是探究了其温度、热应力和热变形的不同。结果显示,冷却腔对于其头部热负荷的减小作用十分明显,底喷的冷却效果就十分微弱。通过针对该机车用柴油机活塞进行分析计算,活塞基本满足设计要求,能够保证该柴油机的正常工作要求,但是对于活塞内冷油腔的油孔通道要特别注意其应力。
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