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应用ANSYS对新开发的175 mL骑式摩托车用发动机活塞故障进行仿真计算,优化活塞设计。
DY 160FMK发动机是在我公司DBI150发动机基础上进行调整缸径、行程等结构参数的一款整体式缸头且带平衡轴的双点火立式发动机。该发动机具有燃烧速率快,爆发力强等优点,在整车性能起步加速上有很大优势。在发动机台架耐久实验中,在第102 h发生发动机无功率现象,拆机检查,发现活塞开裂。
1 现象描述
DY 160FMK发动机最大功率为9.4 kW (8 000 r/min),最大转矩为12.3 NM (6 500/min),在耐久实验中,机油温度为110℃,火花塞垫圈温度为230 ℃,温度监控正常。0~100 h正常保养性能侧试,活塞背部有轻微焦黄色,活塞没有开裂,在102 h发生故障即活塞开裂,如图1-3所示。
从图中可以得出以下结论:1)活塞上表面开裂;2)活塞销孔下表面开裂;3)活塞背部呈焦黄色;4)活塞主推力面有明显拉伤。
2 建立正确的三围模型
a)活塞材料为:AC8A;
b)活塞销材料为:20CrMo,表面渗碳淬火;
c)分析软件为:ANSYS
模型如图4所示。
3 具体材料参数
具体材料参数如表1所示。
4 建立约束
对活塞销的内圆柱面采用“圆柱面”约束。即约束内圆柱面在径向、轴向、切向自由度,如图5所示。