钢背卷制连杆衬套代替整体铜衬套的试验研究.docVIP

钢背卷制连杆衬套代替整体铜衬套的试验研究 【斗) 一 g,了j 柴油机设计与制造 1)esigaamp;ManufactureofDio~elEagiae . 一 : :t,t7.- 1995年第4期(总第73期) 钢背卷制连杆衬套代替整体铜衬套的试验研究 堕塑T啦j舢 TK4z~” 摘要本文对135柴油机连杆整体铜村套改为双全属卷制衬套的可行性进行了 分析,论证.运用材料力学的相关理论,并采用测试仪器对卷制衬套,整体铜衬套 噩连杆小头的应力,虚变,收缩量覆膨胀量进行计算,测量.通过对比分析可知t 在保证村套不走套的情况下,卷制村套的变开j量比整体锦衬套要小得多,从而保证 了卷制衬套与连杆小头的接触良好,提高了巷制衬套的承载能力.最后,把卷制衬 套装在功率为295kW,转速为1500r/min的12V135Az柴油机上,2000小时的耐 久试验证明T卷制衬套具有较高的承载能力,完奎可以取代整体锕衬套. 叙词柴油机连杆村套包覆轧制研究厦,差削 1引言 近年来,国内外柴油机普遍采用钢背卷 制连杆衬套代替整体铜衬套.这不仅由于钢 背卷制衬套具有较高的承载能力,而且其结 构紧凑,工艺先进,成本较低,可节约大量 贵重的铜材料,减少污染,改善操作环境, 同时弹力消失亦少,适应了柴油机向高转 速,高负荷方向发展.随着135系列柴油机 的不断更新,负荷,功率不断提高.为了适 应这一变化,对135柴油机连杆衬套进行改 进设计,由原来的整体锭衬套改为钢背铜铅 合金卷制衬套(见图1),以提高连杆衬套 a.整体铜村套b.铜霄卷制椅套 图1改进前后的衬套 ?2’ 的承载能力,减少衬套工作时的热应力,同 时也可降低连杆衬套的成本.本文运用材料 力学的理论与实际测量,装机试车等方法对 卷制衬套代替整体铜衬套的可行性进行了探 讨,论证,肯定了用卷制衬套代替整体铜衬 套的必要性,同时对卷制衬套的设计,计算 要求以及装配工艺提出了建议.为柴油机原 来采用的整体铜衬套改用钢背卷制衬套提供 了理论与实际的依据,积累了经验. 2理论计算 由于本项试验是在6135柴油机上进行 的,为保持零件的通用性,便于试验,卷制 连秆衬套壁厚维持原来的整体铜衬套的尺寸 不变.由于衬套壁厚8=3gt;D/20,故按 厚壁圆筒公式计算.为简化计算,假设卷制 连杆衬套与连杆小头的配合是由二个厚壁圆 筒组成,且衬套与连杆小头过盈配合所产生 的力作用于连杆小头的内壁和衬套的外壁 (见图2),由于圆筒的几何形状及载荷都 对称于筒的轴线,变形与应力亦为轴对称, 故轴向应力,应变均为零. 图2衬套与连杆小头_的配营 ..: 2.1计算连秤村套收缩■和连杆小蒜瞄胀量 根据材料力学理论有t A.=J△.’J+J△II(1) 式中△一连杆衬套与连杆小头配合的半径 过盈量I .△一连杆衬套压入违扦小头后衬套外 圆的半径收缩量J △a一连杆衬套压入连杆小头后连杆小 头孔径∞半径膨胀量J 一 (等)z 鲁/研bi+c2..,3) 击中P一衬套压入连{千小头后受晶车位压 力’ P=[击() + 击(一:)]㈩百『=一zj(4’ △一套由于温差产生的半过盈 量J △et=c△f(一aa)I A一连杆工作状态温度与冷态温度之 差J az～衬套线膨胀系数, as～连杆线膨胀系数J 对钢背卷制衬套而言,由于a==aa, 故△.t=O.即钢背卷制衬套可忽硌工作温度 产生的过盈. 衬套内径收缩量t e;(5)’一 2(c.一a.) 式中 衬套压入连秆后的内圆半径尺寸, 口=d2/2J…’ 衬套压入连杆后的外圈半径尺寸, cD=/2I 6一连杆小头外圆半轻尺寸,5D/2I ,a一分别为连杆材料的弹性模量 及泊橙比, =,一分别为连杆衬套的弹性模量 及泊松比,一 下面分别计算卷制连扦衬套与铜衬套在 最大过盈量及最小过蕴蛊时的衬套收缩蠹l及 连杆小头膨胀量. . 已知ld22a=52mm?a26m, D22c58击m,c=皂9击ml D=2b=78mm,6=39mml 取l冒s=20.58×MPa,a=O.2, a3=1×101/,,? 2皋19.6×10’MPa, 2棼;02卷=a3J 冒2=11.5×1O’MPa) 2铜=0.3,a±瓤;1.8×10一l/l △t=1lO℃.I1-. 2.1.1计算卷制连杆衬套收缩量和连扦小头 膨胀量’ (1)当过盈量最大时,连l杆衬套外径最大, 而连杆小头内径最小鄙b,:=ss.08~m, D:=58mm,则最大半径过蕴量△沩 △.=D2/2～D2/2=O.0435111m ?3_ 将已知数据代入式(2)～(5)中,得到 P=23.5MPa A2=0.0311m111 △s=0.0124m111 ￡=0.0636mm 故当过盈量为0.087mm时,卷制衬套 外径收缩量为2A.=0.0627m