柴油机喷油器泄漏失效分析

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:chaixiaoliyanqiong
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喷油器是柴油机供给系统的关键部件之一,喷油器的常见故障有喷油器针阀卡滞、喷油器渗漏、喷油器阻塞等。在运行的过程中柴油机喷油器漏油有可能产生灾难性事故。合理的结构设计、良好的加工精度、合适的表面处理和合理的装配均能有效避免漏油发生。论文选择在柴油机系统台架试验中发生漏油的两种典型喷油器作为研究对象:1.喷油器螺纹副漏油(1#);2.喷油器油孔开裂漏油(2#)。论文利用体视显微镜、扫描电子显微镜观察开裂喷油器宏观、微观断口形态,确定断裂性质。论文利用光学显微镜、扫描电子显微镜观察失效喷油器宏观微观组织特征,确定材料本身内在因素对喷油器失效的影响。通过对失效喷油器不同部位关键尺寸的测量、加工方式的观察,并与未发生漏油失效的喷油器进行对比,分析研究了喷油器结构设计等因素对喷油器漏油失效的影响。论文针对喷油器特定结构研究出测定喷油泵中间体轴向压力的方法,根据扭矩与轴向预紧力关系得出螺纹连接摩擦系数,并通过不同喷油器紧帽与喷油器中间体配合轴向压力测定结果确定1#喷油器体漏油的主要影响因素。论文基于ANSYS有限元分析,模拟喷油器工作状态下的应力分布,确定引起2#喷油器失效的力学因素。论文主要研究结果如下:1、1#喷油器无明显开裂痕迹,卸载后无塑性变形,装配后紧帽螺纹外圆发生较大失圆变形。失效喷油器装配轴向预紧力明显小于未失效喷油器。该喷油器失效模式为紧帽失圆变形和轴向压力过小。失效喷油器紧帽和喷油器体螺纹基体硬度只有未失效喷油器的60%-70%。提高喷油器体硬度后喷油器轴向预紧力平均增大80%。因此紧帽和喷油器体基体硬度低是引起喷油器紧帽失圆变形和轴向压力过小的主要原因。2、2#喷油器横孔表面电火花加工“白层”(re-cast layer),其上分布大量的径向微裂纹,其开裂失效模式属于多源高周疲劳断裂,裂纹起始于横向油孔与中孔交界处。有限元应力分析结果表明,裂纹源处并非承受最大环向拉应力的区域。“白层”中存在径向微裂纹是导致喷油器体发生早期疲劳断裂的主要原因。
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