内冷油腔活塞热结构分析及应力—温度散点图评价.pdfVIP

机 械 缛 度 2011，33(3)：390—395 内冷油腔活塞热结构分析及应力一温度散点图评价 咖 砌 一STRUC 瓜AI ANAM SYS 6 STRESS—rrI RA 瓜E pODn CLOUDSEVALUATIoN M匝田EloD oFPISToN Ⅵ唧 r】m D R oIL．CooLING CHANNEL 黄 琪 h 张 力 杨 勇 申正均 严 宏 (1．重庆科技学院机械与动力工程学院，重庆401331) (2．重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆 400044) (3．重庆长江依之密活塞工业有限公司，重庆 401120) HUANG Qi- ZHANG Li YANG Yong2 SHENZhengJun3 YAN Hong3 (1．CollegeofMechanicalandPowerEngineering，ChongqingUniversityofScienceand Technology，Chongqing401331，China) (2．StateKeyLaboratoryofMechancialTransmission，ChongqingUniversity，Chongqing4OOO44，China) (3．Chongqing ng 增 肌 PistonIndustriesCo．，Lid，Chongqing401120，China) 摘要 有限元方法应用于活塞结构设计主要存在两方面的局限性，即热边界条件的不确性和复杂三维应力状态下 活塞热疲劳结构的评价。论文利用残余硬度法对活塞温度场分布状态准确反映的特点，以此对活塞各表面传热系数进 行调校和修正，通过有限元法获得内冷油腔活塞较为准确的温度及温度梯度的分布；并可由有限元法得出机械～热载荷 作用下的活塞轮廓变形线，将之再与活塞与气缸理想间隙配合状态下活塞的型线叠加而成活塞初始外周轮廓型线的设 计；同时应用应力一温度散点图的评价方法，能够直观地反映温度因素对活塞结构强度的影响，并可通过有限元法详细 的三维应力和温度分布数据对活塞实际结构进行校核和评价，将其应用于近年中吨位车用增压柴油机振荡内冷油腔活 塞的研发，取得 良好效果。 关键词 活塞 有限元法 温度场 热变形 强度 中图分类号 TK413．33 TK402 Abstract ThedevelopmentofFEM(finiteelementmethod)appliedtopistonsdesignnowadaysisstronglylimitedduetothean— certaintyofthermalboundaryconditionsandthedifficultyofstructurefatigueevaluationunderthree--dimensionalstressstatusinhightem-- peraturecondition．]l~reofre，htetestresultsof residualhardnessmethod weFeintroducedtocalibratetheheattransfercoefficientsof pistonsurfaces，SOthattemperatureaswellastemperaturegradientofapistonwithinneroil—coolingchannelcallbeaccuratelyobtained byFEM．Moreover，basedonthecalculateddeformationofthepistonunderthermalloadsandmechanicalloads，theprofileofpiston skirtCna be primarilydesingedtokeepht