發(fā)布時間：2017-08-02 07:29

  本文關(guān)鍵詞：活塞熱負(fù)荷模擬試驗(yàn)機(jī)方案設(shè)計(jì)及冷卻系統(tǒng)優(yōu)化

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【摘要】：隨著內(nèi)燃機(jī)不斷向高強(qiáng)化方向發(fā)展,其整機(jī)及主要受熱零部件的可靠性受到了嚴(yán)峻的考驗(yàn),特別是長期工作在高溫高壓環(huán)境下及承受交變機(jī)械載荷作用的活塞,熱疲勞損傷的概率很大。要解決活塞的熱疲勞損傷問題,就必須系統(tǒng)的研究熱損傷機(jī)理,利用計(jì)算機(jī)仿真分析法可以較為形象地模擬活塞的溫度分布,但是其精確性依賴于邊界條件,仿真結(jié)果需要試驗(yàn)驗(yàn)證,因此需要設(shè)計(jì)一臺能夠模擬活塞熱負(fù)荷的試驗(yàn)機(jī)。其不僅可以為計(jì)算機(jī)仿真分析提供邊界條件,還能對仿真結(jié)果進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。首先對試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)。在研究國內(nèi)外現(xiàn)有熱疲勞試驗(yàn)臺的基礎(chǔ)上,結(jié)合本課題的實(shí)際情況和現(xiàn)有條件,設(shè)計(jì)了兩種總體方案。通過分析兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn),最終確定使用第二種方案。其次對試驗(yàn)機(jī)的加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、溫度檢測系統(tǒng)和安全報警系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容有:(1)在對活塞加熱方式對比分析后,綜合考慮決定采用火焰直接加熱活塞;(2)在對冷卻系統(tǒng)的工作原理分析后,對換熱設(shè)備的使用條件和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析,選擇板式換熱器作為換熱設(shè)備;(3)根據(jù)測溫元件的使用環(huán)境和測量精度,選擇K型熱電偶作為該試驗(yàn)機(jī)的測溫元件;(4)為了保證人身財(cái)產(chǎn)安全,設(shè)計(jì)了六種安全報警提示。然后采用傳統(tǒng)理論估算方法對試驗(yàn)機(jī)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。通過設(shè)計(jì)計(jì)算得到了冷卻系統(tǒng)中主要元件如換熱器、泵、管子的選型參數(shù)。最后在軟件AMEsim和Matlab中建立了試驗(yàn)機(jī)冷卻系統(tǒng)熱液壓仿真模型。通過仿真計(jì)算得到,冷卻系統(tǒng)可以適用于不同功率的活塞,但是系統(tǒng)穩(wěn)定時間較長,活塞冷卻水和機(jī)油進(jìn)口溫度穩(wěn)定時間不一致。針對這一問題,分析了總水管壓力、換熱器的換熱效率和換熱面積對系統(tǒng)穩(wěn)定時間的影響,根據(jù)仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn)增大總水管壓力、增大換熱效率和增加換熱面積可以減小系統(tǒng)穩(wěn)定時間和穩(wěn)定時間差。根據(jù)這一結(jié)論對冷卻系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,并提出三種優(yōu)化方案。仿真計(jì)算后得到在總水管壓力為0.19 MPa,機(jī)油換熱器的換熱面積為0.92m時滿足優(yōu)化指標(biāo)。由于優(yōu)化方案是在活塞最大功率下提出的,改變活塞的功率進(jìn)行仿真計(jì)算后得到優(yōu)化方案可以適用于不同功率的活塞。
【關(guān)鍵詞】：活塞 模擬試驗(yàn)機(jī) 設(shè)計(jì) 仿真 優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK407;TP391.9
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-24
• 1.1 本文的研究背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-22
• 1.2.1 熱模擬試驗(yàn)機(jī)12-21
• 1.2.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)的發(fā)展及應(yīng)用21-22
• 1.3 本文的研究目的22
• 1.4 本文的研究內(nèi)容22-23
• 1.5 本文的研究技術(shù)路線23-24
• 第二章 試驗(yàn)機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)24-31
• 2.1 活塞的工作情況24-25
• 2.2 活塞的冷卻方式25-27
• 2.3 總體方案的確定27-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第三章 試驗(yàn)機(jī)各系統(tǒng)的設(shè)計(jì)31-44
• 3.1 加熱系統(tǒng)31-34
• 3.2 冷卻系統(tǒng)34-38
• 3.3 溫度檢測系統(tǒng)38-41
• 3.4 安全報警系統(tǒng)41-42
• 3.5 本章小結(jié)42-44
• 第四章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算44-60
• 4.1 傳入活塞頂熱量的計(jì)算44
• 4.2 機(jī)油冷卻系統(tǒng)的計(jì)算44-51
• 4.2.1 機(jī)油循環(huán)量的計(jì)算45
• 4.2.2 油管管徑的計(jì)算45-47
• 4.2.3 機(jī)油換熱器的計(jì)算47-50
• 4.2.4 機(jī)油泵揚(yáng)程的計(jì)算50-51
• 4.3 水冷卻系統(tǒng)的計(jì)算51-56
• 4.3.1 冷卻水循環(huán)量的計(jì)算51
• 4.3.2 水管管徑的計(jì)算51-52
• 4.3.3 水換熱器的計(jì)算52-55
• 4.3.4 水泵揚(yáng)程的計(jì)算55-56
• 4.4 外部水冷卻系統(tǒng)的計(jì)算56-59
• 4.4.1 水-水管路計(jì)算56-57
• 4.4.2 油-水管路計(jì)算57-58
• 4.4.3 總水管路計(jì)算58-59
• 4.5 本章小結(jié)59-60
• 第五章 冷卻系統(tǒng)模型建立及仿真優(yōu)化分析60-85
• 5.1 軟件介紹60-61
• 5.1.1 AMEsim軟件簡介60-61
• 5.1.2 Simulink簡介61
• 5.2 建立模型61-63
• 5.3 子模型的選擇63-64
• 5.4 參數(shù)設(shè)置64-65
• 5.5 冷卻系統(tǒng)的可用性分析65-68
• 5.5.1 加熱功率與活塞冷卻水進(jìn)口溫度的關(guān)系65-66
• 5.5.2 加熱功率與活塞機(jī)油進(jìn)口溫度的關(guān)系66-68
• 5.6 冷卻系統(tǒng)的分析與優(yōu)化68-84
• 5.6.1 總水管壓力對冷卻系統(tǒng)穩(wěn)定時間的影響68-72
• 5.6.2 換熱器換熱效率對冷卻系統(tǒng)穩(wěn)定時間的影響72-76
• 5.6.3 換熱器面積對冷卻系統(tǒng)穩(wěn)定時間的影響76-79
• 5.6.4 冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化79-84
• 5.7 本章小結(jié)84-85
• 第六章 結(jié)論與展望85-87
• 6.1 結(jié)論85-86
• 6.2 展望86-87
• 參考文獻(xiàn)87-92
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及取得的研究成果92-93
• 致謝93-94

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李洪民;雷基林;文均;賈德文;申立中;畢玉華;;內(nèi)燃機(jī)受熱部件熱疲勞模擬試驗(yàn)臺的研究與開發(fā)[J];小型內(nèi)燃機(jī)與摩托車;2014年02期

2 狄建兵;譚建松;龐銘;虞鋼;;基于激光加熱技術(shù)的活塞熱負(fù)荷試驗(yàn)方法研究[J];小型內(nèi)燃機(jī)與摩托車;2013年02期

3 張明春;肖燕紅;;熱電偶測溫原理及應(yīng)用[J];攀枝花科技與信息;2009年03期

4 李忠虎;;熱電偶應(yīng)用問題綜述[J];工業(yè)計(jì)量;2007年02期

5 周良;宋宏偉;虞鋼;鄭彩云;;激光參數(shù)對活塞熱疲勞實(shí)驗(yàn)的影響[J];應(yīng)用激光;2006年06期

6 宋宏偉;李少霞;虞鋼;;基于數(shù)值模擬的激光熱負(fù)荷光強(qiáng)分布設(shè)計(jì)[J];中國激光;2006年06期

7 伍茜;沈季勝;劉震濤;俞小莉;;基本數(shù)字圖像差分法在活塞熱裂紋自動檢測的研究[J];內(nèi)燃機(jī)工程;2006年03期

8 張福波;邊軍;杜林秀;王國棟;劉相華;;金屬試樣紅外線快速加熱裝置的研制[J];金屬熱處理;2006年05期

9 宋宏偉;虞鋼;王立新;周良;張金城;;激光誘發(fā)活塞的熱負(fù)荷[J];中國激光;2006年05期

10 伍茜;沈季勝;劉震濤;俞小莉;;動態(tài)圖像差分法在熱裂紋提取上的應(yīng)用[J];兵工學(xué)報;2006年01期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 張志勇;存儲式活塞穩(wěn)態(tài)溫度測量裝置的研究[D];華中科技大學(xué);2011年

2 譚建松;柴油機(jī)活塞熱沖擊問題的試驗(yàn)研究[D];浙江大學(xué);2005年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 李洪民;活塞熱疲勞模擬試驗(yàn)臺的研發(fā)[D];昆明理工大學(xué);2014年

2 李慧;基于溫度場試驗(yàn)的鋁合金活塞疲勞壽命預(yù)測研究[D];中北大學(xué);2012年

3 成凱;紅外線加熱式熱疲勞試驗(yàn)臺的研究與開發(fā)[D];東北大學(xué);2008年

4 王斌;啟動工況下活塞熱負(fù)荷問題的研究[D];浙江大學(xué);2006年

5 吳家兵;CNG/柴油雙燃料發(fā)動機(jī)熱負(fù)荷的實(shí)驗(yàn)研究及其數(shù)值仿真[D];武漢理工大學(xué);2006年

6 胡旭東;電磁感應(yīng)加熱理論研究及強(qiáng)力感應(yīng)加熱器設(shè)計(jì)[D];河北工業(yè)大學(xué);2004年

7 王忠瑜;活塞的傳熱和熱強(qiáng)度研究[D];重慶大學(xué);2002年

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本文編號：608201