基于Abaqus的喷油器孔板密封性分析[权威精品]

基于Abaqus的喷油器孔板密封性[权威精品] 基于Abaqus的喷油器孔板密封性分析-权威精品 本文档格式为WORD,感谢你的阅读。 最新最全的 学术论文 期刊文献 年终总结 年终 个人总结 述职报告 实习报告 单位总结 摘要: 以某款喷油器为研究对象，基于Abaqus对其密封性进行计算分析，结果表明其密封性薄弱部位为孔板密封面.通过增大控制阀座拧紧力矩和改进孔板结构2种方式，提高电控高压喷油器孔板接触面的密封性能. 关键词: 喷油器; 节流孔板; 密封性能; 接触应力 TH123.3;TB115.1文献标志码: B 随着车用柴油机的飞速发展以及日趋严格的排放法规的提出，对燃油系统供给压力的要求越来越高.如何进一步提高电控高压喷油器的密封能力以满足逐步升高的燃油压力，成为亟待解决的问题之一.影响密封可靠性的因素有很多，如密封组件设计不合理、接触面表面粗糙度、加工所产生的尺寸公差和形位公差等，这些因素都会引起密封性不足的问题[1]. 本文以某款喷油器为研究对象，基于Abaqus软件分析其密封性薄弱部位，采用增大螺纹拧紧力矩和改进密封面结构2种方式，提高喷油器密封能力，减少高压燃油泄漏. 1密封微观机理 为提高喷油器的密封能力，首先对密封的微观机理进行研究.密封面的微观结构见图1.在作用力加载初期，密封面间首先接触的是表面微凸体顶部;随着载荷的增大，两接触面间压紧应力增大，微凸体被压平或嵌入凹陷部分;继续加载，密封面间波峰和波谷相互穿插、嵌合，微间隙逐渐减小直至配合面吻合，实现密封[2].可见，密封能力的好坏与密封表面的表 面形貌和作用在密封件间的压紧应力有关.对喷油器而言，各零部件间接触平面的密封主要通过加载螺纹拧紧力矩产生预紧力实现.在现有的加工精度下，可以通过增大密封件间的压紧应力，提高喷油器的密封能力.增大压紧应力可通过提高螺纹预紧力或减小密封面接触面积2种方式实现. (a)(b)(c) 图 1密封面微观密封过程 2喷油器接触应力计算 以某款喷油器为研究对象，对其进行密封面的接触应力计算，分析其密封性较薄弱的部位，并提供改进. 2.1预紧力计算 有限元静力计算不能直接加载力矩，故将喷油器装配过程中施加的螺纹拧紧力矩转化为预紧力，施加在计算模型中. 螺纹预紧力的计算公式[3]为 在喷油器装配过程中，已知电磁铁紧帽的拧紧力矩为25 N?m，控制阀座的拧紧力矩为60 N?m，喷油嘴紧帽的拧紧力矩为80 N?m.经计算，该喷油器电磁铁紧帽预紧力为4 569 N，控制阀座预紧力为18 914 N，喷油嘴紧帽预紧力为27 314 N.将各预紧力施加在相应部件的预紧单元上. 2.2有限元建模和求解 对喷油器的各零部件进行有限元建模和装配，得到的网格模型见图2. 图 2喷油器计算模型 该模型主要由六面体和四面体单元组成，还包括少量的棱柱单元，单元总数为520 857个. 在Abaqus中将各零部件装配在一起，主要处理方式为:平面接触区域采用Contact接触对连接，螺纹区域采用Thread接触连接.为保证计算精度和加快收敛速度，对建立接触的区域采用六面体单元，且保证两接触面网格完全匹配. 对计算模型边界条件的设置主要有:在喷油器安装位置约束3个平动自由度;根据第2.1节中计算结果加载预紧力;根据计算需要，将高压油油压分别加在各零件的相应位置. 将加载后的有限元模型提交Abaqus求解，得到各密封面的接触应力，根据计算结果确定喷油器密封性最薄弱的部位. 2.3密封性分析 根据密封性的评价标准，当密封面的接触应力高于工作油压1.25倍时，认为满足密封性要求.本文考察工作油压为200 MPa时喷油器的密封能力，根据上述标准，满足密封性要求的接触应力需高于250 MPa. 根据计算结果，孔板与喷油器体的接触面密封能力最薄弱，其接触应力分布结果见图3.在喷油器工作过程中，为防止高压油泄漏，高压油孔和高压腔周围需形成接触压力高于250 MPa的密封环带. 图 3孔板与喷油器体接触面接触应力 由图3可知，高压油孔和高压腔的燃油均会向销孔泄漏，该密封面的密封性不能满足设计要求.本文重点对提高孔板密封性的相关措施进行研究. 3改善密封性 影响孔板密封性的主要因素有控制阀座拧紧力矩和孔板密封面的接触面积等.本文考虑通过增大预紧力和减小孔板接触面积，改善其密封性. 3.1增大预紧力 已知控制阀座的拧紧力矩为60 N?m，为改善孔板的密封性，将控制阀座拧紧力矩分别提高为80 N?m和100 N?m，相应地，转换预紧力为25 219 N和31 524 N.分别计算孔板与喷油器体接触面的接触应力，见图4. (a)控制阀座拧紧力矩80 N?m (b)控制阀座拧紧力矩100 N?m 图 4孔板与喷油器体接触面接触应力 由图4可知，随着预紧力的增大，孔板密封面高于250 MPa的密封环带面积逐渐增大，高压油孔和高压腔向销孔泄漏的情况有所改善. 上述计算分析表明，增大预紧力有利于改善孔板接触面的密封性.由于增大螺纹预紧力会引起运动件配合面内孔变形过大，导致运动件卡死以及定位销受剪问题，因此预紧力不宜过大.本文考虑通过减小孔板接触面积的方式，进一步提高喷油器的密封能力. 3.2改进孔板结构 在原孔板结构的基础上提出结构改进方案，见图5.方案设计思路是通过开槽的方式切断高压油向销孔泄漏的通道，开槽深度为0.1 mm. (a)原方案 (b)改进方案 图 5孔板接触面结构模型 在Abaqus中计算改进后孔板与喷油器体接触面的接触应力，见图6. 图 6改进后孔板与喷油器体接触面接触应力 图6中接触压力高于250 MPa，所形成的密封环带可以防止高压油的泄漏.在改进方案中，由于接触面积较原方案小，密封性有所改善，在高压油孔周围形成高于250 MPa的密封环带，阻止高压油向销孔泄漏.可知，改进后的孔板结构满足设计要求，解决高压油向销孔泄漏的问题. 综合上述分析结果，采用减小密封面面积的方式对孔板进行结构改进，有利于提高喷油器的密封能力，解决高压油泄漏的问题. 4结论 (1)基于Abaqus对喷油器的密封能力进行分析评价，可以为改善密封性提供参考. (2)影响密封性的主要因素有预紧力和接触面积，通过增大预紧力和减小接触面积可以改善密封性. (3)仿真结果表明，增大预紧力有利于改善孔板接触面的密封性，但存在其他风险，如衔铁杆卡滞、定位销剪切断裂等. (4)孔板结构改进结果表明，改进后的孔板结构能避免高压油向销孔泄漏的问题，改善喷油器的密封性.参考文献: [1]李琳， 王西彬， 解丽静， 等. 高压共轨密封面有效性及加工误差影响理论分析[J]. 工具技术， 2009， 43(12): 4346. [2]冯秀， 顾伯勤， 孙见君， 等. 金属垫片密封机制研究[J]. 润滑与密封， 2007， 32(10): 9799. [3]郭可谦， 高素娟， 王晓凤， 等. 螺纹连接的理论与计算[M]. 上海: 上海科学技术文献出版社， 1984. (编辑陈锋杰) 阅读相关文档:基于Abaqus的发动机缸体缸盖耦合仿真分析 我国城市园林绿化工作中存在的问题分析 基于Abaqus的某柴油机排气歧管热固耦合分析 基于Abaqus的某汽油机排气歧管隔热罩优化分析 基于Abaqus的发动机主轴承壁仿真方法 发动机缸体线性与非线性对比分析 排气歧管热机耦合强度和密封压力模拟分析 基于Abaqus的催化器总成热循环应力分析 某发动机主轴承盖优化设计 基于Abaqus二次开发插件的汽油机气门座圈和导管变形分析 某发动机曲轴箱有限元分析 某发动机连杆高周疲劳分析 推行禁牧、休牧、轮牧,修养大草原 V形卡箍密封性能数值仿真 贼王 2013年11期 基于A 最新最全【学术论文】【总结报告】 【演讲致辞】【领导讲话】 【#体会#】 【党建材料】 【常用范文】【分析报告】 【应用文档】 免费阅读下载 *本文收集于因特网，所有权为原作者所有。若侵犯了您的权益，请留言。我将尽快处理，多谢。*