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南京聚航科技有限公司
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閱讀：439發(fā)布時間：2021-4-8
柴油機的主要承力部件是機體，其結(jié)構(gòu)及受力情況是相當(dāng)復(fù)雜。因為其工作條件非常苛刻，所以對設(shè)計要求也很嚴(yán)格，要有足夠的強度和剛度。本文就是針對一立式直列四缸水冷四沖程廢棄渦輪增壓3噸級民用柴油機機體進(jìn)行安裝應(yīng)力和靜態(tài)應(yīng)力測試及疲勞試驗等分析研究，為其結(jié)構(gòu)設(shè)計方案提供可行性依據(jù)。
試驗方法
試驗時把曲軸安裝在機體的主軸承內(nèi)，并在第2、3缸安裝缸套、連桿、活塞，使其與氣缸蓋組成一密閉的加載系統(tǒng)。將主軸承蓋及汽缸蓋按該型號柴油機的公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)-柴油機裝配技術(shù)規(guī)范安裝于機體上，氣門用272樂泰膠密封好，以防缸內(nèi)液壓油從氣門中滲出。作出反饋回路，傳感器上安裝阻尼系統(tǒng)，以實現(xiàn)伺服回路與試驗組成的液壓回路相匹配。
過程實施
試驗設(shè)備選用聚航科技的JHYC靜態(tài)應(yīng)變儀。
機體的高應(yīng)力區(qū)為13個危險點，布片位置如圖，其中1、2、3、4、5、6、7、8為應(yīng)變花，9、10、11、12、25為應(yīng)變片。
安裝工況：主軸承蓋擰100Nm、150Nm、235Nm；汽缸蓋擰50Nm、80Nm、127Nm，測量并記錄6個工況及各測點的應(yīng)變值。
對第3缸、第2缸分別施加4MPa、6MPa、8MPa、9MPa、10MPa、11MPa、12MPa、13MPa、14MPa、15MPa的靜態(tài)壓力，測量并記錄10個工況及各測點的應(yīng)變值。
給2、3缸交替發(fā)火時各缸壓力值組成的載荷循環(huán)進(jìn)行疲勞試驗。
加載形式：正弦波
載荷：Pmax=13.65MPa
Pmin≤1.2MPa
加載相位：2、3缸相位差為180°，并交替加載
加載頻率：45HZ
循環(huán)次數(shù)：1*107
測量結(jié)果分析
對安裝工況、靜態(tài)工況下，機體上各應(yīng)變片的平均應(yīng)力數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，安裝主軸承蓋和缸蓋時，各片應(yīng)力值不高。當(dāng)加靜壓時，應(yīng)力值迅速增加，靠近凸輪軸腔側(cè)的9、10、11號片的應(yīng)力值均高于靠近主油道側(cè)的12、25號片。其中緊靠凸輪軸腔的10號片應(yīng)力*高，第3缸靜壓時為66.17MPa，第2缸靜壓時為70.1MPa。
在安裝工況時的*大主應(yīng)力為位于機體第三缸隔板曲軸座圈部位的1號花105.3MPa，方向角4.55°。
第3缸靜壓15MPa時的*大主應(yīng)力為1號花108.4MPa，具體方向角4.25°。
第2缸靜壓15MPa時的*大主應(yīng)力為1號花117.2MPa，具體方向角2.01°。
應(yīng)力測試分析表明：機體強度能夠滿足該型號柴油機各工況下的正常工作。
疲勞試驗結(jié)果
按上述方式加載，對機體進(jìn)行疲勞試驗。試驗每進(jìn)行1小時（約1.6*105次疲勞循環(huán)），檢查機體有無裂紋。當(dāng)試驗進(jìn)行至6.76*106次疲勞循環(huán)時，由于第2缸導(dǎo)油筒安裝絲對被拉斷，造成停機。停機后將第1缸上兩絲對取出并安裝于第2缸上繼續(xù)進(jìn)行疲勞試驗，直至1*107次疲勞循環(huán)。下臺架檢查機體沒有裂紋等損傷。機體的結(jié)構(gòu)強度得到了有效地驗證。
結(jié)論
通過對該柴油機機體的安裝應(yīng)力和靜態(tài)應(yīng)力測量分析及疲勞試驗，得出該機型在增壓下的機體結(jié)構(gòu)可靠性滿足使用要求，表明其結(jié)構(gòu)設(shè)計方案是可行的。
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