气缸盖稳态温度场有限元分析温度最高区域为两排气门之间的鼻梁区,气缸盖最高温度值在此区域,为519
度。
将发动机开发商提供的气缸盖火力而不同位置温度实测值(实测点位置示意图见图),与温度场计算结果进行比较,由表可见,气缸盖火力而21个特征点处温度实测值与计算值最大误差为2.1%,小于5%的允许误差范围。由此判定,计算得到的气缸盖温度场与工程实际相符。气缸盖的装配载荷主要包括:缸盖螺栓预紧力、气门座圈过盈装配载荷、气门导管过盈装配载荷。
a.缸盖螺栓预紧力。根据厂家提供的数据,每个缸盖螺栓的预紧力为60.75
kN,均布在螺栓垫片与气缸盖的接触而上。
b.气门座圈过盈装配载荷。属于接触力学问题,在工程上一般考虑为两圆柱套筒间的过盈配合。
这里,气缸盖为过盈配合包容件,气门座圈为被包容件,由于气缸盖相比气门座圈尺寸非常大,因此可将气缸盖视为半径无限大的圆柱套筒。代入相关参数计算得,进气门座圈与气缸盖接触压力为10.82
MPa,排气门座圈与气缸盖接触压力为13.44
Mpa。
气门导管过盈装配载荷。采用与气门座圈过盈配合载荷同样的方法计算,得到气门导管与气缸盖接触压力为53.99 MPa
气缸盖底而与气缸垫接触,受到机体的支撑作用,因此,对气缸盖底而垂直方向的位移进行约束。
考虑到相邻两缸对于模型中研究中间缸位移、变形的影响,约束缸盖模型两侧半缸剪切而处的水平位移。
气缸盖在额定工况下除承受稳态载荷外,还要承受随发动机工作循环而变的交变载荷,主要包括缸内燃气压力和螺栓紧固力交变分量。本节在稳态应力场的基础上,叠加最大交变工作载荷,计算气缸盖耦合应力场。
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