文档介绍：汽车工程系
湖北汽车工业学院
HUBEI UNIVERSITY OF AUTOMOTIVE TECHNOLOGY
毕业设计论文综述
综述题目
某柴油机机械泵高压油管数值模态分析
班号
专业
学号
学生姓名
指导教师
喷油泵高压油管是柴油机嫩油系统高压油路的重要组成部分。高压油管通过压力波的形式将柴油以一定的压力和速度输送到喷油器,所以对嫩油喷射特性有着不可忽视的影响。由于高压油管有一定的弹性变形,所以其长度和内径直接影响柴油的喷射过程,从而影响了柴油机的工作为达到然油系统的工作性能,对高压油管提出如下要求。
,以减小高压容积;
、强度高,坑变形和承受能力强;
,以提高防振性能;
,以达到各缸喷油延迟时间也一致,油管转折处弯曲半径不得小于油管外径的6倍;
,所以要求按流2进行分组,同一台发动机上必须配用同一组的油管。
一、国内外现状
为了保持柴油机作为交通领域主要动力的地位,满足其高速、轻型、大功率的发展要求,并面对世界各国日益严格的排放法规,必须进一步改善其燃烧特性,提高供油压力近年来,柴油机厂大多采用了高泵端压力的喷油泵,加剧了机体振动,供油系高压油管在使用中要承受更高的泵端喷射压力,事故率上升明显,给柴油机厂和用户带来了极大的损失。本文结合现阶段柴油机装配大马力喷油泵而造成的高压油管故障率上升的实际,以某型号六缸柴油机为研究对象,对其故障件进行统计,并结合疲劳理论进行分析,确定了易受损的危险部位将局部应力、应变实验测量法应用到高压油管危险部位的测量中,对危险部位的因受周期性外力而产生的应变的大小、应变变化的频率和振幅进行测量,为分析疲劳破坏提供了必要的数据支持,并为改进提供了理想的检验标准通过疲劳理论和流体力学理论对其工作状况和破坏机理进行分析,在国标的基础上,结合柴油机厂的生产实际,制定了厂内部的高压油管设计规范,为油管的设计提供了依据结合有限元分析方法,建立柴油机高压油管-管夹模型,对其工作规律和工作模态进行了研究,得出了油管的动态特征信息,为设计及优化提供了有效地参考数据结合模态分析理论,提出了改进管形、管夹的设计方案,并利用有限元分析方法,指导高压油管的改进,改进结果经实验验证和产品信息反馈,降低了高压油管的应变,提高了高压油管的整体抗疲劳性能,进而提高了高压油管的整体可靠性,对于解决实际问题缩短各机型油管试验分析具有很好的指导意义
[1]。
二、综合分析
、柴油机高压油管用材料
德国和日本等国相继开发了适用于各强度等级的高压油管材料,并研发出提升燃油管耐压性能的各种工艺。
高压油管属于典型的承受内高压的单层厚壁管材,内孔油压在燃油管截面上形成的应力沿管壁厚度分布并不均匀,管壁内表面上的周向(切向)应力、径向应力均处于峰值水平。因此,起源于燃油管内孔表面的纵向开裂是高压油管可能的主要失效形式。一直以来,主要有两条技术路线来提升高压油管的承压能力:一是开发高强度等级的材料;二是开发减小或消除高压油管内表面缺陷的工艺方法。一方面,高压油管冷镦、冷弯成形工艺性能和油管接头的锥面或球面刚性密封形式限制了高压油管材料强度的提高;另一方面,冷拔成形的高压油管容易在内孔形成纵向裂纹、划痕、发纹等缺陷。因为细长孔的限制,这些缺陷难以在燃油管成形后除去,因而大幅度降低了高压油管的承压能力。因此,如何改善高压油管材料的内壁表面质量或者减少其影响,成为各高压油管材料生产商和高压油管零件生产商最重要的技术秘密。
、高压油管材料的高强度化趋势
高压油管管材普遍采用适宜冷拔成形的低碳、低合金管线钢生产,通过冷拔强化和后续适当的热处理来保证管材获得适当的强度和塑性。按照其所处的工艺状态,分为冷拔态(BK)、冷拔去应力退火态(BKS)、冷拔正火态(NBK)、冷拔退火态(GBK)。目前,欧洲各国普遍引用的ISO8535—1《柴油发动机-高压燃油喷射管用钢管第一部分:冷拔无缝单壁钢管要求》标准中规定了3个强度等级的高压油管材料。这3种材料制成的高压油管仅适用于1600×105Pa以下的工作压力[2]。
、改善高压油管内孔表面质量的特殊工艺
影响高压油管使用寿命的另一个重要因素是油管内表面缺陷的数量和深度。由于高压油管在冷拔加工过程中,内表面不可避免产生微裂纹,当柴油机工作时,微裂纹继续扩展导致早期失效。在最新发布的ISO8535—1《柴油发动机-高压燃油喷射管用钢管第一部分:冷拔无缝单壁钢管要求》标准中对燃油喷射管内表面缺陷按数量和深度进行了分级,并在2006年发布的标准基础之上增加了O级,进一步提高了对燃油管表面质量的要求,不