[發明專利]一種發動機曲軸軸瓦的螺栓的設計方法

有效

• 申請號: 201811280944.3
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN109190315B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發明（設計）人: 王奎;董晶瑾;屠丹紅
• 申請（專利權）人: 中船動力研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;G06F119/14
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 胡彬

本發明公開一種發動機曲軸軸瓦的螺栓的設計方法，涉及發動機技術領域。其中曲軸軸瓦包括軸承座、軸承端蓋和軸瓦本體，軸承端蓋與軸承座扣合以形成軸承孔，軸瓦本體穿設在軸承孔內，軸瓦本體包括扣合的上軸瓦和下軸瓦，包括以下步驟：S1、建立曲軸軸瓦的二維有限元仿真模型；S2、進行二維有限元仿真計算；S3、計算每個螺栓所需的預緊力F_v；S4、螺栓的選型；S5、進行三維有限元仿真計算；S6、判斷步驟S4中螺栓選型的準確性。該設計方法可根據不同曲軸軸瓦的參數，給出螺栓的規格尺寸作為參考，縮短了設計和評估周期，實用性強。

技術領域

本發明涉及發動機技術領域，尤其涉及一種發動機曲軸軸瓦的螺栓的設計方法。

背景技術

在發動機運行過程中，缸內高壓氣體的壓力通過活塞、連桿傳遞到曲軸，再由曲軸通過油膜傳遞到曲軸軸瓦，曲軸軸瓦承受著復雜的交變載荷，曲軸軸瓦的背壓保證軸承在運行過程中，軸瓦與軸承孔能夠緊密結合。如圖1所示為現有技術中曲軸軸瓦的結構示意圖，曲軸軸瓦包括軸承端蓋1、軸承座2和軸瓦本體，軸承端蓋1與軸承座2扣合以形成軸承孔，軸瓦本體穿設在軸承孔內，軸瓦本體包括扣合的上軸瓦3和下軸瓦4，下軸瓦4放置在軸承座2中，然后通過軸承端蓋1將上軸瓦3和下軸瓦4進行壓緊，軸承端蓋1與軸承座2的兩側均對應設置有螺栓孔，多個螺栓分別穿過對應的螺栓孔進行固定，使軸瓦本體與軸承端蓋1和軸承座2之間存在一定的背壓。

對于曲軸軸瓦螺栓的設計，現有技術中通常依靠經驗進行確定，準確度較差，沒有清晰的設計方法。

發明內容

針對上述問題，本發明提出一種發動機曲軸軸瓦的螺栓的設計方法，可根據不同曲軸軸瓦的參數，給出螺栓的規格尺寸作為參考，縮短了設計和評估周期，實用性強。

本發明采用以下技術方案：

一種發動機曲軸軸瓦的螺栓的設計方法，其中曲軸軸瓦包括軸承座、軸承端蓋和軸瓦本體，軸承端蓋與軸承座扣合以形成軸承孔，軸瓦本體穿設在軸承孔內，軸瓦本體包括扣合的上軸瓦和下軸瓦，包括以下步驟：

S1、建立曲軸軸瓦的二維有限元仿真模型；

S2、進行二維有限元仿真計算：以軸承端蓋與軸承座連接處的受力表示螺栓施加的預緊力F_v，以上軸瓦和下軸瓦的接觸面上的過盈量h，和軸瓦本體和軸承孔之間的過盈量δ，作為兩個變量參數，輸入步驟S1的二維有限元仿真模型進行二維有限元仿真計算；

S3、計算每個螺栓所需的預緊力F_v：讀取步驟S2中的仿真結果，通過計算得到軸瓦本體被壓緊時受到的切向力F_切向力，F_v＝3*F_切向力/n，其中n為螺栓的個數；

S4、螺栓的選型：根據步驟S4中的預緊力F_v，與國標螺栓的預緊力進行匹配選型；

S5、進行三維有限元仿真計算：選用步驟S4中選型的螺栓的三維模型，建立曲軸軸瓦的三維有限元仿真模型，以步驟S3中的預緊力F_v作為輸入值進行三維有限元仿真計算；

S6、判斷步驟S4中螺栓選型的準確性：

S61、讀取步驟S5的仿真結果中軸瓦本體受到的背壓和應力的仿真數值，

S62、判斷是否滿足所述曲軸軸瓦中關于軸瓦本體受到的背壓和應力的設計要求，

S63、若是，則確定步驟S5中螺栓選型準確，

S64、若否，則調整所述過盈量h和/或所述過盈量δ的數值，并返回步驟S2。