﻿ 中速船用柴油机喷油泵顶杆机构导筒裂纹分析
 舰船科学技术  2017, Vol. 39 Issue (2): 88-91 PDF

1. 中船动力研究院有限公司, 上海 201206;
2. 上海海事大学 物流工程学院, 上海 201306

Crack analysis of guide tube for a marine medium speed diesel engine
ZHANG Qiong-yu1, MA Ling-fei2, WANG Kui1, RONG Zhi-xiang1
1. China Shipbuilding Power Engineering Institute Co., Ltd, Shanghai 201206, China;
2. Logistics Engineering College, Shanghai Maritime University, Shanghai 201306, China
Abstract: On the basis of virtual prototyping technology, the virtual prototype model of a marine medium speed diesel engine fuel injection system was established, and the dynamics simulation was conducted with loading data obtained. Then, by using the finite element model of fuel injection system established in Abaqus, calculated the structural strength and fatigue of guide tube according to the results of dynamics simulation. And the main results as follows:As the clearance between guide tube and roller guide increased, the dynamic loads were trend to increase and result in the fracture of guide tube eventually.
Key words: diesel engine     fuel injection system     dynamics     FEM     crack analysis
0 引言

1 燃油泵顶杆机构故障描述

 图 1 喷油泵顶杆机构导筒断裂及裂纹 Fig. 1 Breakage of guide tube

2 燃油系统虚拟样机模型

 图 2 燃油系统仿真模型 Fig. 2 Simulation model of fuel injection system

 图 3 喷油器端压力曲线 Fig. 3 Pressure of fuel injection system
3 喷油泵顶杆机构多体动力学模型 3.1 动力学计算模型及输入

3.2 动力学计算结果

 图 4 燃油凸轮升程及导筒水平方向载荷 Fig. 4 Lift and load of guide tube

 图 5 不同间隙模型的导筒水平载荷 Fig. 5 Horizontal load of different clearances

4 有限元计算 4.1 模型描述

 图 6 顶杆机构 NX 模型 Fig. 6 NX model of guide tube
4.2 材料参数

4.3 网格模型

 图 7 有限元网格模型 Fig. 7 Finite element model of guide tube
4.4 边界条件

 图 8 边界约束 Fig. 8 Boundary conditions of guide tube
4.5 载荷工况

1） 连接螺钉预紧力

 $F = \frac{T}{{k \times d}} = \frac{{54}}{{0.2 \times 12}} = 22\,\,500{\rm{N}}\text{。}$ (1)

2） 导筒侧向力

 图 9 工况 1 载荷施加 Fig. 9 Load case 1 of guide tube
5 计算结果及分析 5.1 应力结果

 图 10 不同间隙模型工况二圆角处等效应力 Fig. 10 Mises stress of different clearance models at fillet

 图 11 工况 2 圆角处最大主应力 Fig. 11 Principal stress of different clearance models at fillet
5.2 疲劳安全系数结果

 图 12 疲劳安全系数结果 Fig. 12 Fatigue safety factor of different clearance models

 图 13 不同间隙对应的安全系数 Fig. 13 Fatigue safety factor of different clearances
6 结语

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