某大型矿车柴油机曲轴设计开发

发布时间：2020-09-18 18:25

　　近年来,在国民经济飞速发展、生产效率日益提高的大背景下,市场对矿车用柴油机的需求呈现出大型化、高可靠性和耐久性的发展趋势。目前大型矿车用柴油机市场主要被康明斯QSK60/78系列、MTU4000系列、CAT3500系列等国外品牌垄断,亟需开发一款具有国际竞争能力的国产高速大功率大型矿车柴油机。曲轴是影响发动机大修周期的核心零部件,随着大型矿车用柴油机强化程度指标的不断提高,曲轴可靠性、耐久性问题变得尤为重要。尤其是其特殊运行使用工况下,大型矿车发动机大修周期要求在20000小时以上。因此,在进行大型矿车柴油机开发时,需要结合矿车特有工况,对曲轴进行针对性强化设计,同时借助仿真软件对曲轴的强度和轴系扭振、轴瓦承载等进行精确仿真评估,之后借助耐久考核等手段验证设计合理性,最后再依托市场验证,针对台架试验无法考核出的可靠性、耐久性问题进一步充分考核,并及时的做优化改进设计,以最终开发定型出一款满足大型矿车使用要求的柴油机。本文依托潍柴某大型矿车柴油机项目开发,对其曲轴系进行了设计开发。根据对标竞品及前期设计经验,确定了曲轴基本尺寸,同时结合矿用发动机可靠性特殊要求及特殊使用工况,对曲轴进行了针对性强化设计;之后利用EXCITE Designer、Power Unit等仿真软件,全面的计算分析评价曲轴扭振、轴瓦承载以及强度;后又通过疲劳试验及台架耐久试验,初步验证了曲轴强度、扭振幅值,针对曲轴系出现的突出故障进行了及时的优化设计;之后又再次进行耐久性验证,初步确认可靠性达到小批市场验证标准;最终依托市场客户资源进行了针对性的市场配套验证,进一步验证了曲轴设计的合理性。本文所开展的研究工作为企业进一步完善曲轴设计规范、丰富曲轴数据库提供了经验积累。
【学位单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TD524.2;U464.172
【部分图文】：

示意图,矿车,机械传动,电动轮

钢铁和煤炭是世界经济发展必须的基础材料，自从１９３７年以来，矿车开逡逑始用来运输矿石和岩石，此时的矿车是传统的机械传动。到１９６８年，美国逡逑ＧＥ公司成功地推出矿车电动轮机构，矿车开始了电动轮时代。图１－１及图逡逑１－２分别是机械传动矿车结构示意图、电动轮矿车结构示意图［１］，相比于机逡逑械传动矿车，电动轮矿车结构简单、传动部件少、可靠性好、使用寿命长、逡逑维修费用低，并且电动轮矿车可无级调速，发动机可在经济工况下稳定运转。逡逑随着国内外大型露天矿山规模不断扩大，电动轮矿车在年开采量１０００万吨逡逑级以上大型露天矿山中起着举足轻重的作用，己经成为主要运输工具［２］。逡逑ｙ逦、驱动轮逡逑转向轮逡逑半铀逡逑逦ＬＬ逦逦＾——…、—Ｊ逡逑Ｉ逦１★－sE轴逦＾逡逑（＾７＾３机飞笏：－ｇ逦￥ＬＺ＝ＺＪｉ－：逦灥器逡逑车架逦、、＇逡逑半轴逡逑ｆ＇逦ｒ＂ｎ＂逦＾１＂＂１逦逦＂Ｎ逦Ｌ逦ｊ｜逦Ｊ逡逑转向轮逦＇—逦：：逡逑、逦＾逦驱动轮逡逑＼逦逦逦）逡逑

矿车,电动轮,大型露天矿山

示意图,柴油机,发火顺序,发动机

本文开发的大型矿车柴油机用途为大型矿用专用发动机，曲轴结构设计逡逑分为确定轴颈尺寸、材料、平衡重结构及形式，前后端法兰结构、轴颈油道逡逑等细节设计。逡逑２．１发动机发火顺序的确定逡逑柴油机发火顺序会决定其运转均匀性、主轴承和连杆轴承承受的载荷、逡逑曲轴系扭振等。而曲轴曲柄排列影响发动机发火顺序。在整机设计之初就会逡逑综合考虑轴系扭振、曲轴平衡性、轴承负荷以及增压器和排气管的布置来最逡逑终确定发动机发火顺序［３５］。逡逑本文中开发中的发动机是Ｖ型１２缸机型，发动机各缸布置示意图如图逡逑２－１所示。逡逑

【相似文献】