内燃机活塞销的应力、应变计算分析.pdf

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1、4内燃机活塞销的应力、应变计算分析InternalCombustionEnginePistonPinStress，StrainComputationalAnalysis曹焕章李征兵秘君梅(石家庄金刚内燃机零部件集团公司)[摘要]内燃机活塞工作时顶部承受很大的气体压力，它们通过活塞销座传给活塞销，再传给连杆．、因此活塞销必须有足够的强度和耐磨性，随着内燃机不断强化，对活塞销强度的要求越来越高．对其进行强度分析也显得更为重要，特别是为活塞销开发提供理论支持；采用有限元分析软件计算模拟的方法在经验数据及基础理论的基础上建立计算模型对活塞销进行进行应力、应变计算分析．并

2、通过相关试验结果进行模型验证；结果表明在气缸爆发压力16．5MPa条件下，活塞销材料满疋强度与变形要求。[关键词]活塞销有限元应力模拟变形Keywords：PistonpinFiniteelementStressSinmlationDeform活塞销受力分析计算分析的活塞销尺寸参数如图1所示．、’。0M辩靛l孙《滞“冀堪∽、n籍1¨{#～3础毡x{X{卿≈“图3模拟连杆边界条1牛2活塞销计算软件与计算模型2．1ABAQUS软件嚣毋4ABAQUS是一套功能强大的稃模拟有限元软图1活塞销的尺寸件．其解决问题的范同从相对简单的线性题到许活塞销受到的载荷是通过内燃机气缸

3、最大爆多复杂的非线性问题。发力计算得到的，其压力载荷分布在活塞销和活塞销孔的接触面上如图2所示，在进行有限元分析ABAQUS为用户提供广泛的功能．使用起来时似设力均匀地施加存活塞销与销座接触面的非常简单，大量的复杂问题可以通过选项块的不同上面同理，如图3所示，在连杆小头和活塞销的组合很容易的模拟出来例如，对于复杂多构件i'nj接触【．似设句均匀地施加存接触面的下表题的模拟是通过把定义每一构件的几何尺寸的选面。l存计算分析l}1．所有的节点都施加了径向转动项块与相应的材料性质选项块结合起来。在大部分约束、模拟【{J，甚至高度非线性问题，用户只需提供r·些pT程数据

4、，像结构的儿何形状、材料性质、边界条件、，，{、i：及载荷f况。在一个非线性分析中，ABAQUS能nXX一动选择相应载荷增量和收敛限度。他不仅能够选择⋯r{⋯～⋯l—1艚lc伉i吼艇0pi3{：}一一{；合适参数，而且能连续调节参数以保证在分析过程il{it{{Ⅵ赫}}中有效地得到高精度解。，J+】通过准确的定义参数·一就能很好的控制数值计算结果、图2模拟活塞销及销座内孔边界条件8析仪进行了颗粒尺寸分布检测，检测结果见图2曲表3试验用石英砂颗粒尺寸分布线。体积分数％颗粒尺寸mA石英砂B石英砂0-513．844．91>5-1Ol3．595．10>10-2021．2

5、l9．2l>20~402635l894圈2>40-75l8．1l28．76注：-A：fi英砂一B石英砂通过表2、表3可以更加清晰的看到A石英砂的粒我们通过粒度分布曲线中，可以很直观的看度分布比较接近标准所规定的要求，B石英砂的粒度到两条曲线存在明显差异，A石英砂的颗粒尺寸主分布则与标准所规定的要求偏差非常大，这就是导致要分布在101Xm-40p．nl,'~-．间，B石英砂的颗粒尺寸主上述空气滤清器粗滤效率试验结果存在明显差异的要分布在50p．m-100~m之间，那么空气滤清器的粗主要原因，同时说明了A石英砂是符合标准要求的。滤装置肯定是过滤大粒径颗粒远远比过滤小

6、粒径颗粒的效率要好，所以A石英砂得出的粗滤效率是3结论78．0％．而B石英砂得l叶J的粗滤效率高达91．4％．正好从前面的相关检测试验以及对比分析可以看验证了两条粒度分布曲线和两个粗滤效率的试验出．同样是国产270目石英砂试验粉尘，冈生产厂家不同，由于每个厂家严重缺乏生产过程中的过程控结果相吻合，这就是导致空气滤清器粗滤效率存在制．颗粒尺寸分布差异相当大，这就成为导致试验明显差异的主要【天1素。结果一致性很差的主要原。所以对于新的270H试验标准所规定石英砂颗粒尺寸分布见表2。石英砂试验粉尘都要检测颗粒尺寸分布是否满足表2试验标准用石英砂颗粒尺寸分布试验标准所规

7、定的要求．另一方面很有必要把同产颗粒f寸um体积百分数％试验粉尘的各项参数标准化，增加到标准巾去，使0-56～12其标准化管理．只有通过标准约束控制试验粉尘的>5-lOl3～l9一致性，为试验质量提供坚实保障，从而使试验数>l0-2027-33据真正意义上具有科学性、公正性．．>20～4028—34参考文献>40~7510-14⋯内燃机滤清器．中国内燃机T．J,k协会滤清器分会；巾斟汽乍业协会车刚滤清器委员会．2004．上述试验验证用的两种石英砂颗粒尺寸分布[2]JB／T9747—2005，内燃机空气滤清器性能试验方法．经过马尔文激光粒度分析仪的计算机软件自动生

8、[3]KB42—2007