某发动机活塞内腔冷却改进-玉柴.pdfVIP

某发动机活塞内腔冷却改进 吴志鹏 蓝宇翔 （广西玉柴机器股份有限公司工程研究院CAE 室 广西 玉林 537005 ） 摘要：某型号柴油发动机活塞在试验开发过程中存在着活塞温度过高，一环槽机油结碳较为严重。 为此在该活塞内腔内增加了两个冷却盲孔。通过计算，证明增加冷却盲孔后，降低了活塞的温度，对 活塞的强度和刚度都有一定程度的改善。后经过试验证明，活塞结碳量有所减少。 关键词：活塞；冷却盲孔；Abaqus 。 1 前言 某型号柴油发动机活塞在试验开发过程中存在着活塞温度过高，一环槽机油结碳比较 多。为了降低此处温度，在该活塞内腔增加了两个冷却盲孔，本文通过Abaqus 对活塞进 行强度、刚度有限元分析，进行活塞更改前后强度刚度对比。 增加此两 冷却盲孔 图1 活塞内腔增加冷却盲孔 2 有限元模型和边界条件 2.1 参数 2.1.1 柴油机性能参数 缸径 D=73.5 mm 行程 S=83 mm 标定转速 n=4200r/min 最大爆发压力 P =15.5 MPa BZ 2.1.2 其它参数 曲柄半径 R=41.5 mm 连杆长度 L=132 mm 2.2 有限元模型 有限元模型包括活塞、活塞销、连杆体，连杆强度另有计算，在此进行简化处理，只 取上段，有限元模型单元是 10 节点四面体单元。模型的节点数及单元数见表 1，有限元 模型见图1、图2。 有限元网格用Hypermesh 软件划分，在Abaqus/CAE 里施加边界条件，用Abaqus 求 解。 表1 原型方案和改进方案的节点数和单元数 零件 单元数 节点数 原活塞/改进活塞 98770/97568 124554/122528 活塞销 6240 7644 连杆 4474 8863 2.3 材料特性 表2～3 是材料有关参数，活塞材料特性： 略 表2 活塞镶圈材料特性 温度 杨氏模量(MPa) 抗拉强度 屈服强度 热传导系数 (°C) (MPa) (MPa) （W/m.K ） 200. 10000. 170 140 31.8 表3 材料特性 零件 3 材 料 弹性模量(MPa) 密 度(T/mm ) 泊松比 活塞 铝 见表2 2.7e-9 0.32 活塞销 20CrMnTi 2.06×105 7.82e-9 0.29 连杆 C70S6 2.06×105 7.82e-9 0.29 2.4 边界条件 计算分为温度场计算和热应力+机械载荷计算