分会场

设计制造润滑与可靠性

摘要

随着降碳浪潮，船用天然气发动机开始应用在航运业中。与传统燃油模式相比，液化天然气用作船舶燃料可以减少20%的碳排放。然而，天然气工况下的高热、干燥、爆震等特性，使得排气阀磨损失效更为常见。排气阀作为天然气发动机的关重件，其磨损情况影响整机运行的经济性和可靠性。微动磨损，作为排气阀磨损失效的重要形式，存在隐蔽性高，危害性大的特点，然而长期被忽视，目前针对性的研究有限。近年来针对小型柴油机排气阀的研究表明，降低微动磨损可以大幅提升其使用寿命。针对大型船用天然气发动机的研究尚有待开展。基于上述背景，结合ABAQUS仿真软件与UMESHMOTION子程序所建立的排气阀-阀座磨损的三维有限元仿真模型，综合考虑了配气机构动力学与热力学的影响，对排气阀微动磨损现象展开了多物理场耦合的仿真。首先，基于弹性变形理论，确定了接触表面的接触压力和相对滑移距离；然后，结合适用于有限元模型的微动磨损理论模型，计算论文接触结点的磨损深度，并与已发表的实验结果进行了对比。最后，探索了微动磨损的分布规律，讨论了温度场和接触参数对微动磨损的影响。研究结果表明，气阀-阀座接触面处于部分滑移状态，同时存在黏着区和滑移区，符合微动磨损的表现形式。接触参数对气阀-阀座系统磨损存在显著影响，接触面压力较小时，磨损现象不明显。更高的温度会导致气阀产生更大的变形，磨损情况也更加严重，在发生滑移的区域内，磨损深度随半径的增加而减少。

关键词

微动磨损;排气阀;有限元;多场耦合

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