以3500B型柴油机为例, 讨论发动机失效中的杂质对部件损坏的机理。杂质颗粒对柴油机的损害是不能忽视的重要方面。利用模拟软件分析小尺寸杂质颗粒损坏部件后的应力分布云图, 从而清楚地了解微小杂质颗粒是如何对关键部位产生破坏性应力, 从而提升广大技术工作者对防止杂质颗粒对部件损坏的重视程度, 为减少杂质对部件损坏的现场实际操作提供理论依据。

1 引言

柴油机内杂质对机体的损坏程度不容忽视。杂质对机器的磨损, 主要表现在接触面造成的烧结粘附; 零件表面发生磨料磨损; 表面拉伤; 油路和空气滤清器阻塞等问题 (如图1)。减少这些磨损虽然已经具有一些在实践中显示出一定优势的解决方法:如加强油料的净化、重视空气滤清器的作用、尽量减少积碳的形成、严禁发动机长期超负荷作业、规范修理质量和正确、及时保养等, 然而认识到杂质对部件的损害机理仍然具有重要作用, 能够提高人们对杂质损害柴油机部件的认识。

2 杂质来源与控制

由于大多数公共场合都有污染物, 维修、保养、运输、存储等环节都会产生不同程度的杂质。磨蚀导致金属自身产生金属颗粒、润滑油中的杂质等是杂质出现的不同形式。

齿轮、凸轮、曲轴在工作的时候会不可避免地产生磨损, 这些磨损的颗粒会随着机油一起流动成为杂质。因此需要定期更换机油。但对于杂质对部件损伤内在机理的分析会为更换机油提供更好的理论依据。

3 模拟软件仿真计算杂质颗粒同轴承表面的作用

3. 1 模型简化

比杂质颗粒直径大很多的在轴承接触面截取一矩形平面, 简化为平面, 三维为立方块, 由于杂质颗粒相比”矩形块”要小很多, 因此, 仅设计模拟杂质颗粒的力的模型。模型图见图2。

主要分析轴承等部件的受力情况, 因此, 忽略对杂质的讨论。为了更突出分析效果, 将轴承材质设为铁而不是钢。

在利用模拟软件模拟的过程中, 进行了简化后的建模, 将微小颗粒的摩擦系数设为 0. 3, 将实体进图 6 杂质颗粒影响下轴承部件 z方向的应力分布云图行合理的网格划分, 并且在杂质颗粒和轴承间创建接触面, 进而对轴承)) ) 图示为”矩形块”进行各方向位移的约束限制, 在杂质位置垂直向下施加大约1kg的力。最后通过求解计算, 得出相应的结果。

从最终的应力分布云图 (图 3~ 图 6)上可以看出, 施加杂质颗粒压力, 摩擦的位置位于轴承即”矩形块”的上表面中心位置, 从杂质颗粒所在的位置向周围呈放射状的衰减扩散。这仅仅是分析了一颗杂质产生的破坏作用, 对于多个刚性杂质来说, 将会对轴承等部件产生不同程度的损害。因此, 防止杂质对部件的破坏, 对整个设备的正常运转, 保证工件寿命的延长, 增强机器可靠性方面具有重要的作用。

4 结论

通过利用模拟软件分析杂质颗粒对柴油机内某些部件产生的损坏, 可以进一步增强我们对杂质损坏的重视程度, 增强其对杂质颗粒损坏部件的理论认识。为下阶段采取有效方法, 减少杂质对柴油机污染提供了一定的理论依据。