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R16V280ZJ型柴油机气缸盖的设计.pdf

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R16V280ZJ型柴油机气缸盖的设计.pdf

R16V280ZJ型柴油机气缸盖的设计仲怀清(戚墅堰机车车辆厂,江苏常州213011)摘要:简要介绍了R16V280ZJ型柴油机气缸盖结构设计、气道吹风试验、气缸盖静强度试验、机械变形及温度场试验。关键词:R16V280ZJ型柴油机;气缸盖;设计;试验;强度中图分类号:TK42312文献标识码:B文章编号:100321820(2005)0820018203收稿日期:2005203230作者简介:仲怀清(1969—),男,江苏宝应人,工程师。1概述为满足铁路运输货运重载和客运高速的需要,我厂与奥地利AVL公司合作开发了功率更大、强化程度更高以及性能指标更优的R16V280ZJ型柴油机。该柴油机的气缸直径为280mm,标定功率为4705kW(单缸功率294kW),最高爆发压力达1515MPa。作为柴油机主要零部件之一的气缸盖承受的机械应力和热应力大为增加,因此,对进、排气道的流通特性提出了新的要求。为此,我们重新设计了新型R16V280ZJ型柴油机气缸盖,同时进行了气缸盖的静强度、温度场以及机械变形的研究,以确保新气缸盖的可靠运用。2气缸盖设计气缸盖用来密封气缸的上部,与活塞顶及气缸套共同组成柴油机燃烧室,承受气缸盖螺栓的预紧载荷、气缸内气体的高爆发压力和较高的热负荷的综合作用,工作条件十分恶劣。在气缸盖中需布置进排气道、润滑配气机构零件的机油孔道以及合理的冷却水道以保证气缸盖的充分冷却。另外,为了保证柴油机按时地换气和喷油,气缸盖需提供很多零件的安装位置,如喷油器、进排气门弹簧、气门导管和传动件等,因此气缸盖的结构形状十分复杂。对于单缸功率294kW、爆发压力1515MPa以上的高性能R型柴油机气缸盖,其设计研究的根本任务是在柴油机总体尺寸限制的条件下,具有良好的气道流通特性和足够的气缸盖强度。211材料的选择根据气缸盖的特点,气缸盖的材料要具有较高的抗拉强度、耐腐蚀和耐磨性,同时具有良好的铸造流动性和良好的切削加工性能,另外气缸盖材质还需要良好的热疲劳系数。设计中选用了综合性能较好的蠕虫状石墨铸铁(RuT350)作为气缸盖的材料,该材料的机械性能为:抗拉强度σb≥350MPa,屈服强度σ012≥250MPa,伸长率δs≥1%,硬度为HB170~250。蠕虫状石墨铸铁因其石墨形态的特性,兼具了灰口铸铁和球墨铸铁的特点,其抗拉强度、屈服强度达到球墨铸铁的性能,而铸造流动

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