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稳态和瞬态工况下柴油机气缸盖应力分布的实际测量与理论预测(外文翻译) 稳态和瞬态工况下柴油机气缸盖应力分布的实际测量与理论预测(外文翻译)

格式:word 上传:2022-06-25 20:10:43

《稳态和瞬态工况下柴油机气缸盖应力分布的实际测量与理论预测(外文翻译)》修改意见稿

1、“.....有限元法是建立在对气缸盖的温度和应力分布进行了许多理论分析预测的基础上的。然而,这种精确理论分析方法的准确性不仅取决于我们对问题的理解程度,同时还取决于用公式表示的边界条件的准确性。热应力是由以下几种情况引起的。稳态工况下的温度梯度,包括温度在燃烧室壁上循环变化时的影响。由于发动机局部温度增长过快而高于平均温度致使材料受热产生膨胀和变形,从而诱导产生应力。热冲击负荷是由于发动机的转速或负荷在瞬时发生突然变化引起的,这种转速或负荷在瞬时的突变改变了热流量从气体到气缸盖的传播速率。由于测量气缸盖底板表面临界区域的应力场存在着与生俱来的困难,尤其是在瞬时状态下就更佳的困难,这就能够解决前面所提到问题得系列测量的实施受到了更大的限制。由和完成的项有关热冲击计算数学研究表明,热流量在发动机内部各组成的传播是十分迅速的......”

2、“.....从而超越发动机部件稳态工况时所能承受的应力底线。当我们使用材料品质较高的材料时,这种应力集中现象造成的影响就不会表现的如此明显。为了使运用理论分析方法得出的结论在定程度上决定和影响造成铸铁气缸盖失效的原因,这种由实验和理论分析方法相互结合的方被用来研究发动机在稳态和瞬态工况下的应力分布问题。首先,我们通过进行系列的实验测量稳态和瞬态工况下发动机气缸盖的温度热流量和应力在柴油发动机气缸盖的温度测量点的深度范围内插入由磁芯元件和单轴晶体组成的高温应变计。这种高温应变计安装在气缸盖底板的表面之下以保证温度传感器的耐久性和可靠性。与此同时,我们还也要考虑到温度测量点深度的布置位置对瞬态工况下发动机气缸盖热冲击负荷研究的影响,还要考虑到我们要把这些测量得到的数据与稳态工况数据进行大量的比较。然后运用有限元素分析方法预测稳态工况下温度场和应力场在气缸盖内部的分布......”

3、“.....并且用这种方法尽可能的预测能够导致产生初始裂纹的高应力区域。实验测量实验装置温度热流量和应力的测量是在柴油发动机上进行的,这种发动机由六个气缸组成,自然送气,直接喷射,首先在公共汽车上得到应用的。这种发动机的主要性能参数如表。表实验发动机的性能参数排量缸径与行程压缩比发火顺序最大扭矩最大功率温度传感器和热流量传感器在第和第气缸的进气门和排气门气门座周围总共安装了根稳态温度传感器和热流量传感器。这种传感器的探针安装在气缸盖底板表面毫米下,如图和所示。温度传感器和热流量传感器的工作原理如图所示这种传感器是由热电偶制成。我们可以在气缸盖底板毫米之下的个近表面和在表面毫米之下的交接点计算热流量。为了提高传感器接触点的灵敏度,我们在传感器的顶部焊接上了个厚的镀铜圆形触头稀薄。在满载状态下,从到的转速范围内,毎增加,我们都会每秒钟获取次温度和热流量数据......”

4、“.....尤其是靠近可燃混合气那边表面的应力。这种应变计需要很好的承受高温的能力。在应变计传感器塞头如图所示的制造过程中,我们已经发展了项专门的工序,这样就使测量更加容易。下面详细介绍下有关传感器的选择测试设备的附件以及操作说明的资料。第缸第缸图气缸盖底板上温度和热流的测量区域图气缸盖底板上传感器的位置图温度和热流传感器的原理图图应变计传感器工作原理和临界尺寸的图解表高温应变计的性能参数应变计类型电阻值批号应变因数应用范围连续使用短时间使用现在我们使用两种类型的高温度应变计和。图表公司生产的传感器的说明书。按照产品制造商所说,这种应变计的响应时间是。如果是应变计,这种应变计的杯形塞头的里面涂上层高温电阻。然后,把这种应变计在微波炉中被加热个小时。当应变计的温度冷却到周围环境的温度以后,再在应变计上涂上层高温电阻......”

5、“.....如果是的应变计,这种应变计在的高温下加热时间总和要在个小时以上。图片显示的是已经完成组装的高温度应变计塞头。根据使用仪器的说明,我们就明白了塞头的性能。塞头温度容易变化,这种变化可以经过个附加的热电阻进行纪录。把通过实验测量得到的应力状态下的温度特性数据与制造商公布的数据进行比较,并且以此为基础从而确认传感器塞头的灵敏度的高低。图张高温应变计的照片最高的温度和由于高温而引起的最大应力经常出现在燃烧室表面。当我们用传感器测量燃烧室表面的应力时,直接安装在燃烧室表面的传感器的使用寿命非常短。为了确保这种的应变计传感器塞头耐久性和可靠性,我们把这种应变计传感器塞头插入燃烧室表面毫米以下。这些区域能够有效的测量到在气缸盖中靠近可燃混合气的表面上瞬间产生的高温。因而,这样我们就可以研究瞬态工况下的热冲击负荷......”

6、“.....在如图所示的和坐标系上用来测量应力。在第缸的应变计传感器是单轴类型的,在极轴坐标上用来测量应力。因为金属导线的细微运动很容易影响这种应变计传感器的信号,从而影响柴油机气缸盖的实验数据。当满载状态下转速从变化了到过程中,转速每增加,我们都要测量文态工况下的应力分布。在几个转速状态下发动机负荷从到循环,每秒我们都要获取次瞬态工况下的应力。图应变计位置原理图图应力测量方向温度场和热流量的测量图和展示的分别是第缸和第缸气缸盖底板的四个区域在稳态工况下测量的温度数据。在所有的情况下,发动机的正常温度是随着发动机转速的增加而线性增加的。随着发动机转速的快速增加,燃烧状态下只允许在很短的时间下把热量传给冷却液。在四个区域中,最高的温度值出现在区域。最高的温度值应该出现在区域喷油器喷油嘴和排气门之间。因为在这个区域没有冷却通道......”

7、“.....另方面,因为区域邻近冷却通道并且暴露在吸入的新鲜空气中而受到强制性的冷却,因而在区域出现最低温度。图片和分别是第缸和第缸的相同区域稳态工况下的热流量计算。此外,热流量随着发动机转速的增加而线性地增加。区域和区域排气门气门座位置的热流量的数据与区域和区域进气门气门座位置的热流量的数据相比,区域和区域排气门气门座位置的热流量的数据高的多。实验纪录显示,随着转速的增加不同区域热流量增加的速率也不同,出现这种情况要归因于这些区域燃料燃烧的粗暴程度和流过这些区域的冷却液流量的多少。图稳态工况时系列转速下第缸气缸壁的温度图稳态工况时系列转速下第缸气缸壁的温度图稳态工况时系列转速下第缸的热流图稳态工况时系列转速下第缸的热流当比较第缸和第缸的热流量速率时,我们发现第缸的热流量速率比第缸的热流量速率高的多。这是因为冷却液首先流到第缸再流到第缸......”

8、“.....冷却液的温度也慢慢的升高,这就降低了冷却液吸收第缸的热量的能力。由于受到较高热流量的影响,在冷却通道出口处第缸附近气缸盖底板的温度比第缸附近气缸盖底板的温度低大约。图固定螺钉对预应力的影响应力测量为了能够隔离预加负荷对通过不同的应变计获得的工作状态下的发动机总应力测量数据的影响,通常在发动机装配过程中进行应力测量。我们用四个应变计进行实验测量,这四个应变计分别用气缸盖螺栓固定的。图是预应力的变化图。在实验测量区域,不同的固定螺栓产生不同大小的拉力和压力。在实验中不同的固定螺栓产生不同大小的拉力和压力以不同的形式表现出来。然而,在不考虑方向的条件下,我们必须注意到在测量区域预加负荷造成可以忽略的应力在之内。图显示是稳态工况下第缸和第缸的进气门和排气门处应力大小,其中第缸的进气门和排气门处应力大小由双轴应变计记录的,第缸的进气门和排气门处的应力大小由单轴应变计记录......”

9、“.....也就是在每个能够产生最大应力的转速条件下进行的。我们必须注意到,随着发动机转速向最大扭矩转速增加的过程中,实验测量应力大小以更快的速度增加或减少。当发动机转速超过最大扭矩转速后,应力大小的变化就非常轻微了。就像图所示,不同的发动机区域同时出现拉应力和压应力,从而显示出应力场的复杂特征。在排气门气门座附近测量的应力数据有负值,坐标系中,从而表明压应力的作用。当受到机械约束时,这些负值应该出现在有可能出现高温倾向扩大的区域内例如在喷油嘴和气门边梁架附近的冷却不充分区域。第缸图最大的热应力集中。因此,在高温负荷下,喷油器的喷油嘴和两个气门连接梁架之间会产生塑性变形,这种塑性变形能够导致材料出现出事裂纹。把稳态工况下预测的温度场和应力场与实际测量的温度场和应力场进行仔细的比较。然后,把预测的裂纹开始位置与实验中实际观察到的情况联系起来......”

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