柴油发动机密封性能的研究.pdf

第7期
机械设计与制造
2014年7月
Machinery Design & Manufacture
柴油发动机密封性能的研究
李卫民,孙嵩楠,王月婷
(辽宁下.业大学机械工程与自动化学院,辽宁锦州121001)
摘要:以WD615柴油发动机为例,针对柴油发动机缸垫结构,利用有限元法对柴油发动机气缸垫的密封性能的可靠性
进行分析和研究。通过 ANSYS Workbench平台,模拟了气缸垫、缸体、缸盖和螺栓的装配体在工况下的密封情况,计算气
红垫与缸体、缸盖的密封接触压力,并根据计算结果分析其在关键部位的密封的可靠性,总结并提出相应的解决方法。测
试结果和有限元分析计算结果一致,说明了倪化设计方案能有效地提升发动的密封性能及特点,该试验方法具有重要
的工程指导和应用价值。
关键词:柴油发动机;气缸垫;密封性能; ANSYS Workbench
中图分类号:TH16:TK474.2文献标识码:A文遆编号:1001-3997(2014)07-0155-04
Research of Diesel Engine Sealing Performance
L Wei
SUN Song-
ANG Yue-ting
(Mechnical Engineering &Automation College, Iiaoning University of Technology, Liaoning Jinzhou 121001, China
Abstract: A ccording to the diesel engine cylinder gasket structure, with WD615 diesel engine cylinder gasket s a exmple
the method of finite element analysis is used to the analysis and research on the sealing reliability of diesel engine cylinde
gasket Using the finite element analysis sofware ANSYS Workbench as lform, the actual condition of engine assembly is
simulted to calculate the contact stress beteen the engine cylinder gasket and the engine. The method to improve the sealing
is provided accord ng to the selin e y anly s suts of the key parts. Test results and finite element analysis results
are consistent, proved that the optima desig scheme can feely mpre the sealing peformance and chracteristic of
engine. The test method has important engineering guidance and application value.
Key Words: Diesel Engine; Cylinder Gasket; Sealing Property; ANSYS Workbench
1引言
设计、分析人员的有力工具。采用现代有限元仿真技术对发动机
柴油发动机以其扭矩大、动力足、寿命长故障少、安全省油气缸垫进行仿真研究?,可以充分考虑各结构的物理特性,排除
等优点得到了广泛应用。为提升柴油机品质,充分发挥其优势,当客观复杂干扰,找出结构的缺点不足并提出解决方案,确定最佳
今柴油发动机的研究着重提升其工作效率,而柴油发动机密封性的方案匹配结果,能使大量的实际回题解决在产品设计环节,降
能则对其工作效率有着至关重要的影响卿。由于柴油发动机的工低开发成本,缩短产品的设计周期?
作环境复杂多变,其密封性能直接影响到发动机的工作效率甚2有限元分析方案确定
至威胁到生产和生活安全。所以,只有可靠的密封性能才能保证
以WD615柴油发动机为例,在 Solidworks下实现缸体、缸
整机正常高效的运行。
盖、气缸垫实体建模,在 ANSYS Workbench平台上对其整体装配
作用在缸体和缸盖结合处的气缸垫是紫油发动机密封的关结构进行仿真分析。
键,起到密封燃气、冷却水、机油、外部灰尘等多种介质的作用,同
2.1分析模型的建立及简化
时承受着不断变化的高温、高压和载荷,一且发生失效,将导致漏
气、漏水烧蚀等后果,严重影响发动机的工作。随着柴油发动机的
WD615发动机整体结构为直系六缸、一缸一盖一气缸垫结
发展,气缸垫从最初的石棉复盖类气缸垫发展到目前常用的金属一构,每个缸盖依靠四个主螺栓和六个副螺栓进行预紧。其因模型
石棉复合类气缸垫,为满足更高的密封要求,金属类气缸垫开始出比较复杂,故在 Solid Works环境下进行建模,完成装配后的数字
现,但是新产品密封性能的检验已经成为气缸垫设计和开发的重模型,如图1所示。根据WD615柴油发动机结构上每个气缸依
要环节。传统方法应用富土压感测试纸来测定发动机缶垫的密封靠各自独立气缸整保证密封,且各气缸垫之间无影响的特点,如
性,但其偶然误差大结果只能依靠积累的经验进行定性分析。对其整体进行分析必然产生庞大的数据,浪费不必要的计算成
随着计算机技术的快速发展,有限元仿真技术已成为产品本,需对发动机模型进行合理简化。由于其点火顺序为1-5-3-6
来稿日期:2013-12-11
甚金项目:国家支撑计划资助(2012BAF12BO8-5)
作者简介:李卫民,(196-),男,辽宁朝阳人,博士,教授,主要研究方向:机械CAD/ CAE/CAM/ERP/PDM,计算机协同设计