由于气缸的冷热区段温差较大，过大的温差致使气缸产生了极不均匀的热变形。图3.40不同转速下气缸各参点处的轴向变形量从图3.40可以看出，气缸的热变形量是随着发动机转速的增加而增加的。对比图3.40和图3.41可以看出，前后端盖轴向距离变化的趋势与气缸轴向变形基本相同，并且数值变化比较小，这是由于前后端盖的温度较低，所以前后端盖的轴向变形量要小于气缸的轴向变形量。......
2023-06-23
机械载荷下的变形分析
【摘要】：在应力场计算模型中，提取转子发动机各受热零部件在机械载荷下的轴向变形量。由此可以说明，气缸的轴向机械变形量主要是由螺栓预紧力引起的。再对比图3.37与图3.21，气缸的机械变形变化趋势与螺栓预紧力的变化趋势大致相同。图3.39参考点处的前后端盖参考点轴向距离变化分布根据上述机械变形计算结果可知，在螺栓预紧力和缸内气体压力的作用下，气缸轴向方向的尺寸会发生不同程度的减小。
在应力场计算模型中，提取转子发动机各受热零部件在机械载荷下的轴向变形量。为分析轴向变形量，首先以气缸为分析对象，取螺栓孔附近点1～11为参考点表征气缸在轴向方向（即垂直于xy方向）的变形量，如图3.36所示。由于在气缸的不同区段受到的气体压力差别较大，致使气缸产生了不均匀的机械变形。此外，气缸还受到前后端盖以及螺栓预紧力的共同约束。
图3.36 气缸参考点分布
图3.37所示为气缸各参考点处在不同转速下的轴向变形分布。气缸在此情况下的轴向变形大小仅由螺栓预紧力和缸内气体压力决定。根据图3.37，对比各不同转速下的气缸轴向变形量，不难发现，转速对气缸轴向变形量的影响非常小。由于不同转速下缸内气体压力的不同是造成气缸轴向变形差别的唯一因素，表明不同转速下缸内气体的压力差所导致的气缸轴向变形是非常小的。并且通过对比此变形量与仅受螺栓预紧力下的轴向变形量，发现两种情况下的变形量相差很小，即缸内气体压力引起的气缸轴向变形量较小。再对比图3.37与图3.21（螺栓预紧力分布图），气缸的机械变形变化趋势与螺栓预紧力的变化趋势大致相同。由此可以说明，气缸的轴向机械变形量主要是由螺栓预紧力引起的。
图3.37 气缸各参考点在不同转速下的轴向变形分布
以前端盖为分析对象，为方便与气缸轴向变形量对比，取气缸内螺栓孔附近点1′～11′为参考点来表征前后端盖的轴向距离变化量，其参考点分布如图3.38所示。由于气缸的轴向变形，前后端盖在轴向产生了不同程度的位移；与此同时，在缸内气体压力的作用下，前后端盖也会产生不同程度的变形。在气缸轴向变形导致的前后端盖相对位移以及前后端盖自身变形的共同作用下，前后端盖之间的轴向距离也发生了不均匀的变化。
图3.38 前端盖参考点分布
图3.39所示为参考点处的前后端盖轴向距离变化分布。对比图3.37和图3.39可以看出，前后端盖轴向距离变化的趋势与气缸的轴向变形量基本相同，并且数值变化较小。根据性能仿真计算结果，缸内气体压力较小，在额定转速时最大爆发压力也仅有1.85MPa，在较低的气体压力作用下，前后端盖的变形也较低，所以前后端盖的轴向变形量要小于气缸的变形量。
图3.39 参考点处的前后端盖参考点轴向距离变化分布
根据上述机械变形计算结果可知，在螺栓预紧力和缸内气体压力的作用下，气缸轴向方向的尺寸会发生不同程度的减小。由于在转子发动机实际加工过程中，转子和前后端盖之间预留有5μm的安装间隙，以保证转子发动机能够正常工作。从图3.39可以看出，变形量较大的位置位于气缸的进排气区段，而在进排气区段，缸内气体压力非常小，由缸内气体压力引起的转子轴向变形量小于1.2μm。由此可知，在转子发动机启动初始时刻，不会发生转子卡住的情况，即转子发动机可以正常工作。
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2023-06-25
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