某柴油机缸盖开裂原因分析及优化措施

我们基于某型柴油机缸盖开裂问题,针对缸盖开裂可能原因进行分析,结果表明缸盖火力面开裂主要由于热疲劳导致,缸盖水套开裂主要由于机械疲劳导致,同时提出通过结构及材料性能的优化消除热疲劳及机械疲劳集中。     

基于有限元仿真的船用单缸柴油机排气管开裂分析及改进

针对某船用单缸柴油机排气管在试验过程中出现开裂的问题,采用有限元方法,考虑材料的非线性因素,对排气管部件进行约束模态计算及热机耦合和振动疲劳计算,分析引起排气管开裂的主要原因。结果表明:排气管开裂位置受温度梯度影响,处于应力集中的薄弱区域,当振动幅度较大时,安全系数过小,易发生疲劳破坏。通过在管接部件上增加支撑提高刚度,减小排气管振动,避免了排气管疲劳开裂。后续试验验证了改进措施有效。     

缸盖水套开裂分析及优化

针对某型增压柴油机缸盖水套开裂问题,通过断口、能谱、金相分析以及常规机械性能测试,结合失效区域的工作条件,得出疲劳开裂为热负荷与机械负荷共同作用导致的结论。在此基础上提出了改善水套流量分布,增加楔形加强筋的改进方案。有限元分析表明:改进后的缸盖疲劳安全系数提高了10%。优化后的缸盖已成功应用于该型国四、国五发动机上。     

基于流固耦合方法的排气管低周热疲劳分析

针对某6缸发动机高镍铸铁排气管在试验过程中出现的裂纹故障,基于流固耦合方法,利用有限元分析软件对故障排气管进行温度场、应力场和低周热疲劳计算分析。计算结果表明,排气管应力幅值较大区域和低周热疲劳计算寿命较低区域均与试验过程中发生的裂纹故障位置相吻合;冷热冲击工况下较大应力幅值产生的塑性应变是造成排气管热疲劳的主要原因。改进排气管结构,去掉靠近增压器法兰的加强筋,减薄增压器法兰,并对改进方案进行仿真分析和试验验证。结果表明,改进后排气管的低周疲劳寿命提高至3000次以上,改进方案有效,为后续排气管结构设计以及可靠性研究提供参考。     

基于流固耦合计算的柴油机缸盖热-机械疲劳分析研究

以一台重载车用柴油机为研究对象进行了缸内燃烧和冷却水套的三维CFD计算、缸盖温度场流固耦合计算、缸体-缸盖耦合热-机械应力分析、缸盖低周和高周疲劳预测分析,提出了完整的多场耦合进行缸盖结构强度和疲劳寿命计算分析的方法。计算结果表明:缸盖温度场的计算值与缸盖底板温度场的测量值一致,缸盖计算预测的疲劳危险区与实际缸盖裂纹产生的位置一致。针对原机存在的排气道裂纹问题,提出了两种优化方案。研究结果表明:增加壁厚之后,裂纹处的应力从245MPa降至230MPa,而将缸盖材料从灰铁更换为蠕铁后,应力也得到明显下降。     

过热器对空排气管座泄漏原因分析

本文介绍了锅炉过热器对空排气管路的结构,以及排气管座开裂的宏观特征,从管座的结构、工作环境等方面进行了应力分析,分析认为该管座开裂的主要原因是振动疲劳应力及热应力的长期作用所致。并根据现场实际情况制定切实可靠的换管工艺方案。     

增压柴油机排气系统结构参数的仿真优化

运用GT—POWER软件建立了增压柴油机工作过程仿真模型,深入研究了排气系统结构参数（包括排气管直径、长度、截面变化）对柴油机性能的影响。并基于优化理论,以有效功率为优化目标,分别在标定工况和最大扭矩工况对排气管路结构参数进行了优化计算,为排气管的进一步优化设计提供了依据。     

基于热流固直接耦合法的柴油机冷却水腔结构优化分析

针对495ZLQ柴油机原冷却水腔结构存在机体水腔周向流动不善,缸盖水腔后部及底部存在低流速区的问题,提出了三套改进优化方案。采用热流固直接耦合法分别建立机体-缸盖-缸套-缸垫-冷却水腔的整机流-固耦合传热模型,利用自适应网格划分技术进行网格划分,进行了不同柴油机工况下的数值模拟计算。研究结果表明:在不同工况下,方案3为最优方案;对于机体冷却水腔,采用双侧进水使得优化后的机体第一、第二缸排气侧冷却水流量比原机增大了约2.5倍,改善了机体水腔内冷却液的周向流动,降低了缸套内表面进排气侧的周向温差;对于缸盖,降低主喷孔高度及设计引流帽结构可以提高缸盖鼻梁区冷却液的流速,从而改善该处的热负荷状况。     

船用柴油机活塞销孔开裂失效分析及优化

针对某船用柴油机活塞销孔开裂问题,对活塞进行失效分析,确认开裂的原因为销座结构和销孔设计不合理,通过有限元分析匹配不同销孔形线的销座结构对销孔接触压力和疲劳系数的影响,根据仿真结果确定优化方案,经650 h耐久试验,优化后的活塞销孔未出现开裂。研究表明,活塞销座阶梯形结构配合销孔双侧二次曲线异形结构可以改善销孔接触压力分布,使销孔承载面应力均匀进而降低销孔开裂风险。     

柴油机气缸盖热负荷实例分析与优化

某欧VI高功率柴油机在耐久试验中气缸盖排气门鼻梁区中间位置出现开裂故障,针对故障对气缸盖和水套进行流固耦合(fluid-structure interaction,FSI)分析、对气缸盖进行热机耦合应力分析,以分析作为基础对水套、鼻梁区开槽减薄厚度2个方面进行优化改进。结果表明:缸盖热负荷改进效果明显,未再出现开裂问题,优化方案可以为气缸盖设计优化提供参考。     

某柴油机排气管裂纹问题分析与改进研究

我们结合某柴油机用铸铁排气管裂纹问题,开展裂纹断口分析,并结合排气管的设计结构、安装、使用等情况,建立仿真分析模型,确定了裂纹产生原因是由于加强筋的过渡处铸造圆角较小造成该位置应力集中。通过加大圆角设计等优化改进设计手段增强高应力区域的抗疲劳性能,达到提高铸铁排气管可靠性的目的。     

某船用柴油机机体主轴承壁的有限元分析和结构优化

考虑接触滑移模型,选取典型特征工况并耦合映射动力学轴承载荷,开展了轴承孔的变形分析以及结合面的相对滑移和主轴承壁的高周疲劳分析;以此为依据对某直列8缸船用柴油机的机体主轴承壁结构进行了优化设计。结果表明:优化后的主轴承壁的刚度得到明显改善,主轴承孔变形更为均匀,机体和主轴承盖结合面的相对接触滑移得到进一步减小,降低了微动疲劳磨损的风险。     

柴油机排气歧管流场分析与结构优化

建立了柴油机排气歧管的三维结构模型,并应用计算流体动力学软件分析流场。描述了排气管中的典型流动,并根据计算结果对排气管进行了优化。优化后的排气歧管模型内腔容积减小,管内部分漩涡消失,流通阻力减小,各缸流量均匀性提高。     

连杆开裂分析

运用各种理化检测手段，对45#钢105柴油机连杆沿小头油孔处开裂进行失效分析。连杆宏观断口可明显分为三个区域。一区，连杆小头油孔附近疲劳源区。二区，稳定疲劳扩展区。三区，最后开裂瞬断区。重点对疲劳源区及疲劳扩展区进行宏观断口及电镜二次电子图像断口分析和疲劳源区电镜能谱面分布分析。分析失效主要原因并解决问题。     

SC11CB系列柴油机水套结构改进设计与分析

根据SC11CB系列柴油机开发的需要,对机体-气缸盖水套结构进行改进设计,以保证柴油机整机的冷却要求。以计算流体动力学(CFD)为手段,对柴油机机体-气缸盖水套结构计算分析,为水套结构设计选择方案,并进一步为其结构优化提供定量分析的依据。从目前大量的试验结果看来,最终的水套结构改进方案有效,分析手段可行。     

SOFIM柴油机气波增压研究

将SOFIM涡轮增压中冷柴油机改造成气波增压中冷柴油机。匹配气波增压器的柴油机需重新设计进、排气管，根据气波增压的要求，采用进气均匀性更好、总管容积更大的进气管及中央出口渐扩式排气管，采用变频电机优化增压器转子与曲轴间的传动速比，使得在整个发动机工况内均能实现较高的增压比。试验结果表明，气波增压柴油机的动力性和排放性能在低转速下优于原机，在中高转速下比原机差，通过设计容量更大的进、排气管及进一步优化速比可改善气波增压柴油机在高工况下的性能。     

重型柴油机SCR系统布置优化设计

尿素选择性催化还原系统(SCR)在高催化效率下的正常运行是柴油机满足排放法规的关键因素。本文利用计算流体力学方法CFD模拟混和管中尿素水溶液的喷雾情况,对不同排气温度和排气流量下液滴的运动,水溶液蒸发后水蒸气的浓度分布进行了计算,优化排气管道形状以及优化喷射位置和喷射角度,从而避免尿素水溶液撞壁出现沉积,堵塞管路。同时对SCR载体内的流动性能进行计算,保证排气在载体入口的速度、反应物浓度分布均匀,以此来保证SCR实现高的催化效率。     

船用中高速柴油机机体铸造工艺

基于柴油机机体铸造工艺成型方法，对几种船用中高速柴油机机体铸造工艺进行分析对比，对中高速柴油机机体铸造工艺发展趋势进行阐述。通过优化柴油机机体铸造工艺，突破船用柴油机机体铸造关键技术，机体铸造质量得到提高，可为相关中高速柴油机机体铸造工作提供指导。     

受热管横向开裂失效分析

为找到阳春新钢铁公司转炉连铸工程120 t转炉烟气冷却系统中固定烟罩内的多条受热管频繁发生蒸汽泄漏失效的原因,对样品进行裂口宏观形貌分析、材质分析、壁厚测定、金相检验、扫描电镜和能谱分析等项目分析,并结合该锅炉水质化验结果进行分析,经分析得知该受热管开裂主要是低周热疲劳应力腐蚀导致开裂。     

基于有限元的某柴油机主轴承壁结构优化

基于接触滑移和轴瓦过盈模型,选取典型特征工况并施加动力学轴承载荷,对某柴油机进行有限元机体应力分析和主轴承壁高周疲劳分析;根据模型的仿真分析结果对机体的部分结构进行优化设计,更改主轴承盖螺栓孔与机体螺栓孔的直径和相对位置,增加主轴承盖与机体的接触面积。结果表明:优化后的机体主轴承壁应力分布情况得到了改善,主轴承盖与机体接触面的疲劳系数明显降低。