海上平台双燃料柴油机气门弹簧优化设计研究.pdf

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1、海上平台双燃料柴油机气门弹簧优化设计研究李爱刚1，杨建坤2，王邻睦2，尚志荣2，杨天郁2，薛强2(1．中海油有限(天津)分公司渤南作业区，天津300452；2．中海油能源发展油田建设工程公司，天津300452)／／‘摘要：对海上平台双燃料柴油机气门弹簧进行了优化设计研究，通过对气门弹簧材质选取、加工工艺、热处理工艺的策划研究，理顺了制造工艺流程．对气门弹簧进行了共振和稳性验算，并进行了疲劳寿命试验，通过实际装机运行，使用效果超过进口气门弹簧．关键词：气门弹簧；优化设计；疲劳试验中图分类号：THl35文献标识码：A文章编号：1005-8354(2011)04-0019-0

2、5^⋯ResearchontheValveSpringOptimalDesignofDual-fueldieselengineUsedinOffshorePlatformUAi-gan91，YANGJian-kun2，WANGLin-mu2，SHANGZhi-ton92，YANGTian-yu2，XUQian92(1．CNOOC(China)Ltd．TianjinBoNan，Tianjing300452，China；2．CNOOCEnergyTechnology＆Services—OilfieldConstructionEngineeringCo．，Ti删ing3004

3、52，China)Abstract：Thispaperstudiestheoptimizationofdual-fueldieselengine’svalvespring．ThroughtheselectionofvalvespringmaterialandthestudyD玮theprocesstechnology伽well∞heattreatmenttechnology，themartu—facturingprocessisoptimized．Not04thevalvespringresonanceandstabilityarechecked，thefatiguel

4、ifetestofvalvespringisalsodone．Therunningtestresultshowsthatthepe】咖rm口，lceoftheoptimizedvalvespringisbetterthantheimportedo，麟．Keywords：valvespring；optimaldesign；fatiguetestO引言中海油海上平台双燃料柴油机气门弹簧由于制造工艺、使用条件的影响，常出现断裂现象，并且进口气门弹簧价格昂贵，供货周期长且不稳定，造成机组维修保养工作不能按照计划时间实施，给机组运行带来很大隐患．本文对海上平台双燃料柴油机气门弹簧

5、进行了优化设计研究，通过对气门弹簧材质选取、加工工艺、热处理工艺的策划研究，理顺了制造工艺流程，并对气门弹簧进行了共振和稳性验算和疲劳寿命试验，通过实际装机运行，使用效果超过进El气门弹簧．1发动机气门弹簧的作用气门弹簧是发动机的主要配件之一，其功用是保证气门开启后及时归位，并使其与气门座之间紧密配合；防止气门在开闭时，因传动机构各部件的惯性力和冲击力而引起各构件彼此脱开的现象；同时尽量减少气门落座时的冲击力⋯．为此，气门弹簧应有足够的刚度和安装预紧力．气门弹簧在频繁的交变载荷作用下，容易造成疲劳破坏而断裂．因此需要气门弹簧具有足够高的弹力和疲劳强度．现在多数发动机上采

6、用双气门弹簧，即在一个气门上安装内、外两个旋向相反，套在一起的弹簧，这样可以减小气门弹簧高度尺寸，降低弹簧应力，防止弹簧产生共振．此外，也具有一定的安全作用．由于两个弹簧的自振频率不同，可以防止共振造成断裂的危险，提高工作的可靠性，即使一个弹簧断裂，另一个弹收稿日期：2011-04-01作者简介：李爱剐(1976-)，本科，工程师，主要从事海上平台机械设备的管理及研制工作．技术篇2011年第四期19簧还可以支住气门，以不使气门落入气缸，产生“捣缸”等重大故障．至于两个弹簧旋向设置成相反的，是为了防止两个弹簧相咬被卡住．2弹簧设计要求目前渤西作业区发电用主机为20世纪80

7、年代从日本进口的双燃料柴油机，该机型主要的性能参数见表1．表1双燃料柴油机主要性能参数气缸直径行程额定转速额定功率型号／ram／mm／(r／rain)，k鞠12PA5V25527010001580该双燃料柴油机气门弹簧采用内、外旋向相反的双气门弹簧，经测量外簧的安装高度为94mm，最大压缩高度为16mm，内簧的安装高度为80mm，最大压缩高度为16mm，外簧尺寸测量结果及建议理论值见表2，刚度测量结果见图1，内簧尺寸测量结果及建议理论值见表3，刚度测量结果见图2．800700600蚓500枢400斌300200100O兽g答苫宗磊豺臀芝2