排气管多层复合垫片密封性研究

53卷第No．10期第5310

AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERING

2015年10月

October2015

doi：10．3969／j．issn．1673－3142．2015．10．006

排气管多层复合垫片密封性研究

韩奎超，许自顺，李孟涵，于华

（250061山东省济南市山东大学能源与动力工程学院）

［摘要］利用有限元法对缸盖—密封垫片—排气管组合件进行螺栓预紧力下的结构受力分析，得到了密封垫片上的接触应力分布云图和垫片变形量。计算结果表明，多层复合垫片在装配要求预紧力情况下，表现出了很好的密封性。同时，采用垫片单元来进行模拟垫片突筋计算的方法可以大幅度减少计算量，避免计算过程中的发散问题。

［关键词］复合垫片；密封；垫片单元；有限元［中图分类号］TK402

［文献标志码］A

［文章编号］1673-3142(2015)10-0023-05

TheInvestigationonSealingPerformanceofLayersMixedGasketsofExhaustPipe

HanKuichao，XuZishun，LiMenghan，YuHua

（SchoolofEnergyandPowerEngineering，ShandongUniversity，JinanCity，ShandongProvince250061，China）

［Abstract］Theassemblyofcylinderhead，gasketsealandexhaustpipeinpre－tighteningconditionwasanalyzedbyfinite

elementmethod．Thecontactstressdistributiononthegasketandthedisplacementofgasketwereobtained．Itwasfoundthatlayersmixedgasketswerewellsealedinthiscondition．Meanwhilegasketelementwasusedtosimulatepads’flangecalculationtoavoiddivergentatveryreducedcapacity．

［Keywords］mixedgasket；seal；gasketelement；finiteelement

0引言

发动机密封性是评价发动机性能的一个主要指标，随着发动机转速和功率的提升，对发动机密封性的要求也随之提高。由于发动机各部分之间的接触面存在一定的粗糙度，直接接触往往不能得到良好的密封效果，所以一般在密封面之间添加一个密封垫片，来达到更好的密封效果。目前，发动机密封性的研究大多关注于机体和缸盖之间的密封，并且取得了很好的进展。比如，朱晓玲运用Abaqus

[1]

盖—密封垫片—排气管组合件进行螺栓预紧力下的有限元分析，得出了密封垫片上的压力分布，对多层垫片密封性进行了评估。

1计算模型和边界条件

1.1有限元模型

根据缸盖和排气管的装配关系，计算模型主要包括缸盖、垫片、排气管和螺栓4个部分。为减少计算量，节约计算时间，从整个装配模型中截取了一个缸盖和排气管进行分析计算。机体各部件材料属性如表1所示，装配有限元模型如图1所示。

表1材料属性

软件分析了某型号发动机气缸垫片在预紧力载荷、气缸爆发压力载荷和热载荷作用下的压力分布情况；杨陈等[2]将有限元仿真技术应用到发动机稳态传热和热机耦合分析中,分析了在热应力工况下温度场对发动机密封性的影响；葛玉霞等[3]也研究和探讨了有限元分析方法在汽车发动机钢质气缸垫密封性仿真分析中的应用，并且提出了相应的改进措施。而对于缸盖和排气管之间的密封性研究比较少,对于多层复合垫片的密封性研究则少之又少。根据赵春梅[4]的研究，垫片密封失效主要表现在密封面间的泄露。作者通过使用Abaqus软件对缸

收稿日期：2015－05－14

修回日期：2015－05－22

Tab．1Materialproperty

部件名称缸盖、排气管

螺栓上垫片中垫片下垫片橡胶圈橡胶圈骨架

材料

泊松比

HT25025Cr2Mo10Cr1712Cr17Ni706Cr19Ni10MVQ10Cr17

0.260.30.250.250.31.250.3

注：定义贴近缸盖的垫片为上垫片，贴近排气管的垫片为

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