基于不同热障涂层组合的活塞传热与结构强度研究

作     者：周毅 雷基林 邓晰文 牛小强 文均 温志高 ZHOU Yi;LEI Ji-lin;DENG Xi-wen;NIU Xiao-qiang;WEN Jun;WEN Zhi-gao

作者机构：昆明理工大学云南省内燃机重点实验室云南昆明650500 成都银河动力有限公司四川成都610505 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51665021 51965027) 

出 版 物：《机械设计》 (Journal of Machine Design)

年 卷 期：2020年第37卷第12期

页      码：28-36页

摘      要：热障涂层本身具备较低的热导率,能够有效降低金属基体的温度,对活塞热力性能、抗爆性能及燃烧性能都有着较为显著的改善。以一款四冲程非道路高压共轨柴油机铝合金活塞为研究对象,采用热电偶测温法测试了活塞最大转矩工况下4个特征点的温度值,结合有限元分析方法建立了4种不同组合热障涂层活塞模型,对比分析了活塞温度场、热应力、耦合应力与变形。研究结果表明:涂层能够使活塞顶部温度下降约30℃,能有效减少活塞热损伤。有限元分析方法能够准确地反映活塞顶面温度分布情况,能为结构强度分析提供精确的边界条件。在一定范围内,随着陶瓷层厚度每增加0.05 mm,活塞的最高温度下降约4℃,相比无涂层活塞,最高温度降幅为38~51℃;陶瓷层与金属黏结层之间产生了160~230℃的温差,过大的温差会导致涂层失效,但这种温差会随陶瓷层厚度的减小而减小;随着陶瓷层厚度的变化,涂层活塞热应力与耦合应力具有相同的变化趋势,但不同涂层方案之间活塞热应力、耦合应力、变形的变化较小。

主 题 词：柴油机 活塞 热障涂层 热机耦合 

学科分类：080703[080703] 08[工学] 0807[工学-电子信息类] 

D　O　I：10.13841/j.cnki.jxsj.2020.12.005

馆 藏 号：203102593...