某型发动机连杆小头衬套故障分析与优化设计20150814
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柴油机连杆组件常见故障分析与排除
柴油机连杆组件是柴油机的重要部件之一,它承担着连接活塞和曲轴的重要功用。
在
柴油机使用过程中,连杆组件可能会出现各种故障,下面将对柴油机连杆组件常见故障进
行分析与排除。
1.连杆密封面磨损
连杆密封面的磨损主要是由于润滑不良或使用时间过长造成的。
当连杆密封面磨损时,会导致连杆与曲轴连接不牢固,影响发动机功率输出。
解决方法是将磨损严重的连杆密封
面进行修磨或更换新的密封面。
2.连杆出现裂纹
连杆在使用过程中,承受着很大的压力和摩擦力,可能会出现裂纹。
连杆的裂纹会导
致强度下降,甚至发生断裂事故。
解决方法是对裂纹连杆进行修复或更换新的连杆。
3.连杆轴瓦磨损
连杆轴瓦在柴油机工作时,承受着很大的压力和磨擦力。
长时间工作后,连杆轴瓦会
出现磨损,磨损严重会导致连杆与曲轴连接不牢固。
解决方法是对磨损严重的轴瓦进行修
复或更换新的轴瓦。
4.连杆轴瓦间隙过大或过小
连杆轴瓦的间隙过大会导致润滑不良,增加摩擦及磨损,造成功率下降;间隙过小会
导致过紧,增加磨损及噪音。
解决方法是根据厂家要求正确调整连杆轴瓦的间隙,同时定
期检查和调整。
5.连杆螺栓松动
连杆螺栓负责连接连杆与曲轴,如果螺栓松动会导致连杆与曲轴连接不牢固,出现异响、震动等故障。
解决方法是定期检查螺栓的紧固情况,必要时进行紧固或更换新的螺
栓。
柴油机连杆组件的故障可能会导致柴油机性能下降甚至无法正常工作。
为了确保柴油
机的正常运行,应定期检查并及时排除连杆组件的故障。
柴油机连杆组件常见故障分析与排除1. 引言1.1 柴油机连杆组件常见故障分析与排除柴油机连杆组件是柴油机中非常重要的部件之一,负责将活塞的往复运动转换为旋转运动,并传递动力到曲轴。
连杆组件的正常运转对柴油机性能至关重要,但在长期使用过程中,连杆组件可能会出现各种故障。
了解连杆组件故障的原因和排除方法对延长柴油机使用寿命、提高工作效率至关重要。
在本文中,我们将详细分析柴油机连杆组件常见故障的原因和排除方法。
从连杆断裂、连杆轴颈磨损、连杆大头套磨损、连杆小头套磨损、以及连杆轴瓦磨损等几个方面进行深入探讨。
通过学习和了解这些故障原因,可以帮助维修人员更快速、更准确地排除故障,保障柴油机的正常运转。
2. 正文2.1 连杆断裂的原因与排除方法连杆断裂是柴油机连杆组件中常见的故障之一,其主要原因包括以下几点:1. 连杆负荷超负荷:长时间高负荷运转或爆震工况下,连杆受到过大负荷而导致断裂。
解决方法是要根据实际负荷情况合理调整柴油机的工作状态,避免出现过高负荷情况。
2. 连杆表面质量不良:连杆表面存在不良质量问题,如裂纹、疲劳损伤等,导致连杆断裂。
解决方法是定期对连杆进行检查,及时更换有质量问题的连杆。
3. 连杆安装不当:联杆安装不到位或固定螺栓松动会导致连杆受力不均匀,从而引发断裂。
解决方法是在安装时确保连杆位置正确,螺栓拧紧力度适中。
4. 连杆材质问题:连杆制造材质不符合标准或存在材质缺陷也可能导致断裂。
解决方法是选择正规的生产厂家,确保连杆质量符合要求。
连杆断裂的原因多种多样,针对不同原因采取相应的排除方法是关键。
只有及时发现问题并加以解决,才能有效减少连杆断裂故障的发生,提高柴油机的工作效率和安全性。
2.2 连杆轴颈磨损的原因与排除方法连杆轴颈磨损是柴油机连杆组件常见的故障之一,主要原因包括以下几点:1. 润滑不良:润滑油质量不合格或润滑系统故障会导致连杆轴颈磨损,因为润滑不良会增加摩擦和磨损。
2. 过热:柴油机长时间高速运转或因水温过高等因素导致连杆过热,进而引起轴颈磨损。
柴油机连杆组件常见故障分析与排除柴油机连杆是柴油机的关键组件之一,起着连接曲轴与活塞的作用,是转换曲轴旋转运动为活塞往复运动的重要部件。
由于连杆处于高速、高温、高压和重负荷工作环境下,长期使用后容易出现一些常见故障。
本文将介绍柴油机连杆组件常见故障的分析与排除方法。
第一种常见故障是连杆出现可疑声音。
柴油机在运行过程中,如果连杆出现异常声音,一般是由以下原因引起:1. 连杆轴承磨损:连杆轴承磨损严重时会出现金属的摩擦声,需要检查并更换磨损的轴承。
2. 连杆大端轴承松动:大端轴承松动会导致连杆与曲轴之间的游隙增大,产生撞击声音,这时需及时调整或更换轴承。
3. 连杆螺栓松动:连杆螺栓松动会导致连杆杆头与活塞螺栓碰撞发出金属敲击声,需检查并更换螺栓,并确保螺栓拧紧。
4. 活塞销松动:活塞销与连杆的连接处如果出现松动,会产生类似敲击声的噪音,需要检查并重新装配连杆与活塞。
第二种常见故障是连杆变形。
连杆在工作过程中受到巨大的力和压力,容易发生变形。
连杆变形会导致活塞运动不正常,加速活塞、连杆和曲轴的磨损,因此需要及时处理。
连杆变形的原因一般包括以下几种情况:1. 连杆过热:柴油机在高温工作条件下,连杆受到的热负荷较大,会导致连杆金属材料的热胀冷缩,进而引起连杆变形。
必要时需对冷却系统进行检修和调整。
2. 连杆过载:柴油机在负荷过大或不平衡工况下工作时,会导致连杆承受的载荷过大,从而引起连杆变形。
此时需检查并调整负载,并确保各缸工作平衡。
3. 连杆制造质量不良:连杆在制造过程中如果存在材料不均匀、工艺不合理等问题,容易导致连杆变形。
此时需更换合格的连杆组件。
排除连杆变形的方法主要包括以下几个方面:1. 热处理:对变形严重的连杆进行热处理,通过加热和冷却过程消除或减小连杆的变形程度。
2. 加工修复:对变形的连杆进行加工修复,通过加工和矫正来恢复连杆的原始形状和尺寸。
3. 更换连杆组件:如果连杆变形严重到无法修复的程度,需要更换全新的连杆组件。
某8V柴油机连杆小头衬套故障分析与改进设计赵志强1王根全1王延荣1 张利敏1 许春光1(1.中国北方发动机研究所(天津),天津300400)摘要:针对某8V柴油机50h台架试验中出现的衬套磨损和松动的故障,在故障分析的基础上,从改善轴承润滑、提高衬套固持力和提高连杆小头刚度三方面入手,借助经验、理论计算及有限元仿真等手段开展结构改进分析进而提出改进方案,该方案经500h台架耐久性试验考核未重现上述故障,由此验证本文改进措施的有效性。
关键词:柴油机衬套改进设计试验验证连杆是往复活塞式内燃机动力传递的重要组件,它承受周期性交变载荷,把活塞旋转往复直线运动转化为曲轴的旋转运动,并将作用在活塞上的力传递给曲轴对外输出功率[1,2]。
连杆小头衬套作为连杆组件的关键零件,它与活塞销组成一对滑动轴承副,连杆小头衬套与连杆体采取过盈的方式紧固联接、小头衬套与活塞销为间隙配合,连杆衬套的磨损和松动是连杆的主要失效形式。
本研究对象为某8V柴油机连杆小头衬套,分析并确定其故障机理,基于经验、理论公式和有限元仿真软件技术确定出改进方案,最终经试验验证,找到衬套磨损和松动的解决措施。
1 某8V柴油机连杆小头衬套故障描述某8V柴油机在初样机阶段多台样机在50h 台架试验中发生衬套磨损和松动的故障,连杆小头衬套磨损故障见图1、连杆小头衬套松动见图2。
图1连杆小头衬套磨损故障图2连杆小头衬套松动故障2 故障分析依据经验分析,连杆衬套磨损、发黑一般应从润滑角度考虑;连杆小头衬套松动、脱出应该从衬套与连杆体固持力不足角度分析,但往往两者非独立故障导致衬套故障,存在一定关联关系影响。
如连杆轴承润滑不良,衬套和活塞销摩擦表面的摩擦磨损状态会发生剧变,衬套安装固持力和摩擦力会此消彼长,过度的磨损使衬套的固持力持续下降,而摩擦力持续增加,当衬套安装固持力和工作摩擦力发生逆转时,故障现象随即出现;而衬套固持力不足,衬套会发生松动和旋转现象,使衬套进油孔和连杆体进油孔位置错位,导致轴承润滑不畅发生衬套磨损和烧蚀故障。
柴油机连杆组件常见故障分析与排除柴油机连杆组件是柴油机的重要部件之一,起着连接曲轴和活塞的作用。
由于连杆组件在运转过程中承受着较大的力和压力,因此常常出现故障。
下面将介绍柴油机连杆组件的常见故障分析与排除方法。
1. 连杆螺栓断裂:连杆螺栓是将连杆与曲轴和活塞连接在一起的关键部件。
螺栓断裂可能是由于螺栓材料的不良质量或使用过程中超负荷运转引起的。
对于断裂的螺栓,需要将其更换为质量可靠的螺栓,并进行适当的紧固力。
2. 连杆大头或小头磨损:连杆大头和小头与活塞销和曲轴连接,容易受到摩擦和磨损的影响。
当连杆大头或小头出现磨损时,应及时更换。
在更换时要注意选择合适的尺寸以确保与其他部件的匹配。
3. 连杆轴颈磨损:连杆轴颈是与曲轴连接的部分,由于摩擦和磨损,容易导致连杆轴颈磨损。
磨损过多会导致松动和振动,严重时可能会使连杆折断。
对于磨损严重的连杆轴颈,需要进行修磨或更换。
修磨时要注意保持正确的尺寸和圆度。
4. 连杆大头或小头磨裂:连杆大头或小头在运转过程中由于受到冲击和振动的影响,可能会出现磨裂的情况。
磨裂可能会导致连杆失效,因此需要及时更换。
5. 连杆销磨损:连杆销与连杆大头和活塞销连接,承受着活塞运动带来的冲击和振动。
长时间使用后,连杆销容易磨损。
当连杆销磨损严重时,需要更换为新的连杆销。
在更换连杆销时,要确保与连杆大头和活塞销的匹配度。
6. 连杆轴承磨损:连杆轴承处于曲轴与连杆之间,承受着较大的力和压力。
长时间使用后,连杆轴承会出现磨损。
磨损严重的连杆轴承将影响柴油机的正常工作,因此需要定期检查并更换磨损的连杆轴承。
柴油机连杆组件的故障分析与排除需要对连杆螺栓、连杆大头和小头、连杆轴颈、连杆大头或小头、连杆销和连杆轴承进行检查和维护。
及时发现并解决这些故障,可以保证柴油机的正常运转和延长使用寿命。
柴油机连杆组件常见故障分析与排除柴油机连杆组件是柴油机的重要部件之一,它连接活塞与曲轴,起着传递活塞力和转换直线运动为旋转运动的作用。
连杆组件的故障会直接影响柴油机的工作性能和寿命。
本文将介绍柴油机连杆组件常见的故障原因和排除方法。
一、连杆螺栓松动连杆螺栓松动是连杆组件常见的故障之一。
主要原因是由于螺栓本身材质不佳,或者螺栓被过紧或过松的力矩引起的。
当连杆螺栓松动时,会产生杂音,严重时还会导致连杆松动或甩脱,进而影响柴油机的正常工作。
排除方法:1.对连杆螺栓进行定期检查和维护,确保螺栓的紧固力适中。
2.检查和修复自锁结构是否损坏,保证自锁机构的正常工作。
3.定期检查和更换老化的密封胶垫,以保证螺栓及连接处的密封性。
二、连杆轴承磨损连杆轴承是连杆组件的重要部分,负责支承连杆与曲轴之间的转动。
受到高温、油膜破裂等因素的影响,连杆轴承易出现磨损和疲劳断裂等故障。
排除方法:1.进行定期的润滑检查和更换,确保连杆轴承处于良好润滑状态。
2.检查并修复连杆轴承安装处的污垢和杂质,以免影响轴承的正常工作。
3.根据使用情况和维护手册的要求,定期更换轴承。
三、连杆大、小头瓦磨擦连杆大、小头瓦是连杆组件中的重要部分,负责支承曲轴与连杆的连接。
由于磨损、锁紧不良、润滑不到位等原因,连杆大、小头瓦易出现磨擦和碰撞故障。
四、连杆变形或断裂连杆组件在高负荷和高温的工作环境下容易出现变形或断裂。
这主要是由于柴油机负荷过大、燃爆压力过高等因素引起的。
排除方法:1.根据负荷情况和使用要求,合理选择连杆材质和加工工艺。
2.定期检查和维护连杆组件,及时发现并修复变形或断裂现象。
3.控制柴油机的负荷,避免过大的额定负荷和燃爆压力。
以上就是柴油机连杆组件常见故障的分析与排除方法。
在使用过程中,及时发现和解决连杆组件的故障,不仅可以确保柴油机的正常工作,还能延长其使用寿命。
只有做好预防和维护工作,才能保证连杆组件的安全可靠。
柴油机连杆组件常见故障分析与排除
柴油机连杆是链接曲轴与活塞的重要组件,常见故障主要包括连接螺栓断裂、连接螺栓过紧或过松、片剂滚子轴承损坏等。
以下将针对这些常见故障进行分析与排除方法的介绍。
连接螺栓断裂是柴油机连杆组件的一种常见故障。
这主要是由于材料疲劳、应力过大或螺纹损坏等原因导致。
当发生连接螺栓断裂时,需要及时停机检修。
首先,需要检查螺纹是否损坏,如有损坏需要更换螺纹;然后,还需要检查连杆轴瓦是否磨损,如有磨损需要更换轴瓦;最后,要重新安装新的连接螺栓,并根据规定的拧紧力矩进行拧紧。
连接螺栓过紧或过松也是柴油机连杆组件的常见故障之一。
连接螺栓过紧会导致连杆轴瓦过早磨损,连接螺栓过松则容易引起螺栓断裂。
因此,需要合理进行螺栓的拧紧。
排除方法是使用专用的扳手或扳手套筒,并根据制造商提供的扭矩规范进行拧紧。
片剂滚子轴承损坏是另一种常见的连杆组件故障。
片剂滚子轴承损坏主要是由于润滑不足、杂质进入或使用寿命到期等原因导致。
当发生片剂滚子轴承损坏时,首先需要检查润滑系统,确保润滑油的供给充足;然后,需要清洗轴承座和滚子,排除杂质;最后,要更换新的片剂滚子轴承。
总之,柴油机连杆组件的常见故障包括连接螺栓断裂、连接螺栓过紧或过松、片剂滚子轴承损坏等。
在排除故障时,需要根据具体情况采取相应的方法,如更换螺栓、重新拧紧螺栓、清洗润滑系统等。
同时,还需注意定期检查和维护,确保连杆组件的正常运行。
柴油机连杆组件常见故障分析与排除柴油机连杆组件是柴油机中的重要部件之一,其作用是将活塞运动转化为曲轴旋转运动,并且承受曲轴的输出动力,因此连杆组件的工作状态对柴油机的正常运行至关重要。
长时间的使用和磨损会导致连杆组件出现故障,影响柴油机的性能。
本文将介绍柴油机连杆组件常见的故障分析与排除方法。
连杆轴承是承受曲轴与连杆之间动力传递的重要部件,当连杆轴承磨损时,会导致连杆在活塞推力的作用下产生松动,从而引发噪音、振动加剧等故障现象。
故障分析:连杆轴承磨损的原因主要有润滑不良、过紧的连杆轴承间隙、连杆轴承质量问题等。
排除方法:首先要保证润滑系统的正常工作,定期更换机油和滤芯,并加强连杆轴承润滑的监测和维护工作。
调整连杆轴承间隙,在保证正常运转的前提下,尽量减小连杆轴承的间隙,提高连杆轴承的工作性能。
更换质量可靠的连杆轴承,确保连杆轴承的品质达到标准要求。
连杆在高速运转时,由于高温和高压的作用,会产生变形。
连杆变形会引起活塞运动不稳定,导致柴油机出现噪音、振动等故障现象。
排除方法:首先要保证冷却系统的正常工作,定期清洗冷却器和散热器,有效降低柴油机的工作温度。
检查悬挂支承系统,确保支承结构可靠,减少连杆变形的可能性。
更换材料质量可靠的连杆,并进行合适的热处理,提高连杆的抗变形能力。
连杆螺栓是固定连杆和曲轴的重要连接件,当连杆螺栓断裂时,会导致连杆与曲轴脱离连接,从而使柴油机无法正常工作。
排除方法:首先要选择质量可靠的连杆螺栓,并进行正确的装配,确保螺栓正常工作。
根据厂家的要求,正确拧紧连杆螺栓,避免过紧或过松造成螺栓断裂。
定期检查连杆螺栓的紧固情况,发现异常及时更换。
连杆触边是指连杆与曲轴接触面之间存在间隙,导致活塞在往复运动过程中与气缸壁相互碰撞,造成活塞磨损、噪音增大等故障现象。
排除方法:首先要检查连杆脚瓦的磨损情况,及时更换维修。
检查活塞销与连杆的连接情况,确保活塞正常工作,减少连杆触边的可能性。
某8V柴油机连杆小头衬套故障分析与改进设计赵志强1王根全1王延荣1 张利敏1 许春光1(1.中国北方发动机研究所(天津),天津300400)摘要:针对某8V柴油机50h台架试验中出现的衬套磨损和松动的故障,在故障分析的基础上,从改善轴承润滑、提高衬套固持力和提高连杆小头刚度三方面入手,借助经验、理论计算及有限元仿真等手段开展结构改进分析进而提出改进方案,该方案经500h台架耐久性试验考核未重现上述故障,由此验证本文改进措施的有效性。
关键词:柴油机衬套改进设计试验验证连杆是往复活塞式内燃机动力传递的重要组件,它承受周期性交变载荷,把活塞旋转往复直线运动转化为曲轴的旋转运动,并将作用在活塞上的力传递给曲轴对外输出功率[1,2]。
连杆小头衬套作为连杆组件的关键零件,它与活塞销组成一对滑动轴承副,连杆小头衬套与连杆体采取过盈的方式紧固联接、小头衬套与活塞销为间隙配合,连杆衬套的磨损和松动是连杆的主要失效形式。
本研究对象为某8V柴油机连杆小头衬套,分析并确定其故障机理,基于经验、理论公式和有限元仿真软件技术确定出改进方案,最终经试验验证,找到衬套磨损和松动的解决措施。
1 某8V柴油机连杆小头衬套故障描述某8V柴油机在初样机阶段多台样机在50h 台架试验中发生衬套磨损和松动的故障,连杆小头衬套磨损故障见图1、连杆小头衬套松动见图2。
图1连杆小头衬套磨损故障图2连杆小头衬套松动故障2 故障分析依据经验分析,连杆衬套磨损、发黑一般应从润滑角度考虑;连杆小头衬套松动、脱出应该从衬套与连杆体固持力不足角度分析,但往往两者非独立故障导致衬套故障,存在一定关联关系影响。
如连杆轴承润滑不良,衬套和活塞销摩擦表面的摩擦磨损状态会发生剧变,衬套安装固持力和摩擦力会此消彼长,过度的磨损使衬套的固持力持续下降,而摩擦力持续增加,当衬套安装固持力和工作摩擦力发生逆转时,故障现象随即出现;而衬套固持力不足,衬套会发生松动和旋转现象,使衬套进油孔和连杆体进油孔位置错位,导致轴承润滑不畅发生衬套磨损和烧蚀故障。
鉴于上述分析,决定从提高固持力和加强润滑两条思路同时出发,以解决某8V柴油机的连杆衬套故障。
3 改进方案3.1加强润滑由于连杆小头轴承润滑为飞溅润滑方式,所以小头轴承润滑主要从衬套进油结构和轴承内表面油线结构进行分析和改进。
原8V柴油机机连杆衬套为锡青铜旋压制成,衬套壁厚为2mm、衬套孔径Ф52mm,衬套与活塞销的间隙为0.04~0.063mm,衬套与连杆体的过盈量为0.065~0.088mm,连杆衬套进油方式为顶部Ф6进油孔,两侧设计进油槽结构,原8V柴油机小头衬套结构示意图见图3所示,经分析原8V柴油机顶部一个油孔的连杆常见于直列发动机,V型发动机左右两排气缸存在一定角度,飞溅的润滑油不容易进入连杆顶部小头油孔,所以项目组决定衬套进油孔由顶部单个进油孔改为两侧两个进油孔,使较多的润滑油更容易进入小头轴承,并且在衬套孔两侧增加油池结构,一方面可以储备润滑油,满足轴承工作需要;另外也可以储存轴承内磨损产生的磨粒和外界的杂质、防止划伤轴承,进一步导致轴承磨损等故障。
连杆衬套改进后结构示意见图4所示。
原机衬套与活塞销的间隙为0.04~0.063mm,经冷却润滑分析认为该润滑间隙偏小,决定增大活塞销与衬套间隙到0.065~0.072mm。
图3 原8V 柴油机小头衬套结构示意图4 连杆衬套改进后结构示意3.2 提高固持力3.2.1 衬套背压理论公式计算分析依据理论公式,衬套背压计算如下:△:衬套压入时的过盈,取值(0.06-0.08);t:发动机工作时连杆温度,取值:120°;α:连杆线膨胀系数,取值:1.00E-06;αB;连杆衬套线膨胀系数,取值:1.80E-06;μ:泊松比,取值0.3;E: 连杆弹性模量,取值:2.10E+05;E B:衬套弹性模量,取值:1.30E+05;d: 衬套内径, 取值:52;d1':衬套外径,取值:1.5mm壁厚为Ф55,2mm壁厚为Ф56,2.5mm壁厚为Ф57;d2 :连杆小头外径,取Ф79;p:衬套背压。
安装工况下,经理论公式计算衬套壁厚为1.5mm、2mm和2.5mm背压结果见表1。
表1 衬套背压计算结果壁厚 1.5mm 2.0mm 2.5mm背压(MPa)8.0~10.4 9.9~13.0 11.7~15.3 3.2.2 衬套背压有限元仿真分析在安装衬套工况下,对壁厚1.5mm衬套,壁厚2.0mm衬套和改进方案壁厚2.5mm连杆衬套背压进行有限元仿真计算分析,壁厚 1.5mm 衬套背压分析结果见图5所示,壁厚2.0mm衬套背压分析结果见图6所示, 壁厚2.5mm衬套背压分析结果见图7所示。
图5 壁厚1.5mm衬套背压分析结果图6 壁厚2.0mm衬套背压分析结果图7 壁厚2.5mm衬套背压分析结果由有限元软件分析知,衬套背压小于10MPa 区域呈现黑色,由图6知壁厚1.5mm衬套大部分区域背压小于10MPa,由图6知壁厚2.0衬套存在部分区域背压小于10MPa,由图7知,壁厚2.5mm衬套基本不存在背压小于10MPa区域。
一般认为,在衬套安装状态下,连杆小头衬套和连杆体底孔背压接触应力不小于10MPa,通过理论公式和仿真软件计算分析知1.0和2.0壁厚衬套背压不满足使用要求。
所以选择2.5mm 的旋压衬套作为改进目标。
4 连杆体刚度分析连杆在工作过程中,承受周期变化的拉-压交变载荷,工作情况较恶劣。
连杆衬套壁厚由原机2mm增加到改进后2.5mm壁厚,连杆小头底孔直径由原机的Ф56mm增加到Ф57mm,必然消弱了连杆小头的刚度,鉴于连杆工作情况复杂性,防止小头刚度变化导致连杆其他故障,所以对连杆体小头部分进行刚度改进,改进的目标:1. 由于连杆为模锻件,最小程度减小摸具的返修;2.壁厚2.5连杆体刚度不弱于壁厚2.0连杆体刚度;3.连杆小头重量尽量增加最小,以不改变原发动机平衡。
4.1 有限元分析在Pro/E中对连杆小头各方案进行建模,通过Hypermesh网格划分软件进行有限元网格划分,导入到有限元软件Abaqus进行有限元的仿真计算。
划分网格后的连杆小头模型如图8所示。
图8 划分网格后的连杆小头模型4.2 结果考察角度定义连杆小头的刚度通过连杆小头底孔的直径方向的变形大小来定义,向小头中心点的位移为负值,远离中心点的位移为正值。
连杆小头底孔变形结果对应角度定义如图9所示。
图9 连杆小头底孔变形结果对应角度定义4.3 连杆刚度计算结果项目组进行了大量方案对比分析,如改进连杆小头与杆身过渡圆角、增加小头外圆直径尺寸、增加小头厚度尺寸等方案,均不能达到改进目标,最后确定,在原机连杆小头外圆直径基础上向上偏移2mm,保证改进目标的同时,可以实现改进后连杆小头刚度不弱于原机连杆。
安装工况下,改进后连杆小头变形结果与原机对比见图10,安装工况下变形对比分析结果见表2所示。
图10 改进后连杆小头变形结果与原机对比表2 变形对比分析结果方向直径变形(mm) 改进0°-180°0.007790°-270°0.0199 原机0°-180°0.007890°-270°0.0207 最大惯性力工况下,改进后连杆小头变形结果与原机对比见图11,变形对比分析结果见表3所示。
图11 改进后连杆小头变形结果与原机对比表3 变形对比分析结果状态方向直径变形(mm)改进0°-180°0.028390°-270°-0.0252 原机0°-180°0.025890°-270°-0.0220 由以上计算分析知,在安装工况下,改进后连杆小头孔变形结果均优于原机状态,在最大惯性力工况下,改进后连杆小头孔基本比原机连杆小头孔变形大0.003mm(小数点后三位),认为变形相当。
5 台架耐久性试验验证改进后的连杆随整机进行500h台架耐久性试验验证,试验后对发动机进行拆检,拆检发现8支连杆中有两支连杆衬套表面有轻微划痕(图12下面两张照片),经分析表面划分不影响使用,其余6支连杆衬套表面光亮(图12上面两张照片)试验后连杆照片见图12。
图12 试验后连杆衬套照片6 结论某8V柴油机数台初样机在50h台架耐久性试验中,连杆小头衬套频出现衬套内表面发黑、磨损和松动故障,从加强润滑和提高固持力角度出发,提出衬套改进方案,最终经500h台架耐久性试验验证,衬套内表面无磨损和松动特征,证明分析思路的正确性和改进措施的有效性。
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