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时间:2020-03-26
《某国V排放轻型柴油机活塞设计研究.pdf》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第33卷第4期2016年8月内燃机与动力装置I.c.E&PowerplantV01.33No.4Aug.2016【设计开发】某国V排放轻型柴油机活塞设计研究孟栋栋,赵旭东,刘涛,曹国帅(山东滨州渤海活塞股份有限公司,山东滨州256602)摘要:针对国V排放阶段轻型柴油机要求,设计满足某发动机使用要求的铝合金活塞。利用活塞各结构强度计算方法和有限元分析软件,对该活塞进行结构设计与强度校核,通过对活塞各部位不断进行优化改进,出具了最终设计方案。在发动机客户样件装机后,顺利通过了各项台架试验,由此可以判定活塞设计
2、方案满足发动机性能要求。关键词:轻型柴油机;国V;活塞设计中图分类号:TK423.3文献标志码:A文章编号:1673—6397(2016)04—0019—05ResearchontheDesignofLVDPistonunderChinaVEmissionStandardMENGDong—dong,ZHAOXu—dong,LIUTao,CAOGuo—shuai(ShandongBinzhouBohaiPistonCo.,Ltd.,Binzhou256602,China)Abstract:Accordingt
3、otherequirementsofChinaVemissionstandardforLVD,analuminumalloypistonwasdesignedtomeettherequirementofengine.UsingstrengthcalculationmethodofpistonandFEAsoftware,wehavefinishedstructuraldesignandstrengthcheckofthepiston.Throughcontinuousimprovementofpistons
4、tructure,thefinaldesignschemeisissued.Andthesam-piewhichwasinstalledinhostcustomerpassedallbenchtests.Sowecansaythedesigncasecanmeettherequirementoftheen百ne.KeyWords:LVD;ChinaVEmissionStandard;PistonDesign引言1活塞材料及结构选型随着城市交通逐渐加大了对重型柴油车的限制,轻型柴油运输车的需求逐渐提高,轻型柴
5、油机(LVD)的销量随之迅速提高,对LVD发动机的研究力度需要得到加强。同时,国家对柴油机排放要求也越来越严格,预计将会在2017年逐步推广国V排放要求。根据政策要求,同时结合满足市场需求,某发动机公司开发了一款缸径100mm以下,功率强劲且能够满足国V排放的轻型柴油机。本文重点介绍该款国V排放LVD发动机活塞设计过程,并通过有限元分析、活塞动力学分析和装机台架试验对活塞性能进行了验证。该国V排放的LVD发动机具体设计参数如表1所示。表1发动机相关参数项目单位参数排放水平一国V缸数一4缸径×冲程mm94x1
6、00排量L2.8缸心距mm105额定功率及转速kW/r/min110/3200最大扭矩及转速N·m/r/min355/2600最大爆发压力MPa16随着排放、经济性等要求的提高,发动机的强化程度也不断增强,活塞需要承受更高的热负荷和机械负荷;对发动机活塞可靠性的要求也越来越高。作者简介:孟栋栋(1987-)男,山东滨州人,硕士在读,助理工程师,主要研究方向是内燃机活塞设计。收稿日期:2016—04—20内燃机与动力装置2016年8月传统的ZLl09活塞材料已经不能适应该柴油机的要求,为此选用了一种新型铝合金
7、材料。相对于ZLl09,新型材料含有更多的Ni和Cu,提高了材料的体积稳定性、材料硬度和高温、室温抗拉强度。新型材料与ZLl09性能参数对比如表2所示。表2新型材料与ZLl09性能对比亟旦皇焦堑型丝整塾!Q皇硬度HBW105~13590-130室温抗拉强度MPa9230≥1951塑羔苎垫塑堡丛旦至!!Q至鱼竺由主机客户提供的发动机相关参数,可以计算得知:发动机升功率=40kW/L单位面积功率=0.4kW/cm2根据发动机性能参数、活塞压缩高度、燃烧室形状等参数以及铝合金活塞基本结构设计经验和设计标准,决定选
8、取内冷+耐磨镶圈结构旧1。2销孔销座设计在国V发动机运行过程中,活塞销座往往会成为一个高应力区域,如果此处应力过大,会引起销座开裂等失效现象的出现。与此同时,在销座设计过程中,必须综合考虑销孔表面压力对于整个活塞(尤其是燃烧室喉口)的影响。发动机客户已经对活塞销长度和外径予以规定,需要依据已有参数确定活塞销座间距,根据销孑L承载面积计算出销孔的比压。销孔比压可按图1所示计算得出。辟缸压x水尸2耽_A=WD+xaD
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