第38卷(2016)第5期结构与可靠性
柴油机 Diesel Engine
铸铝气缸盖结构强化研究
庞威
（广西玉柴机器股份有限公司工程研究院，广西南宁530000）
Vol.38(2016)No.5
摘要：针对铸铝气缸盖底板变形冲缸垫，顶板变形开裂的故障，借助有限元分析得出气缸盖在工作中受力变形的薄弱部位；在此基础上对其进行多方索的加筋强化优化设计。强化后的气缸盖在
整机可靠性试验验证中效果较好，达到了预期的改进目标。关键词：气缸盖结构；强度：优化
中图分类号：TK423.2
文献标识码：A
文章编号：1001-4357(2016)05-0028-05
ResearchoftheStructureStrengtheningofCastAluminumCylinderHead
PangWei
(Yuchai Engineering Research Institute, Guangxi Yuchai Machinery Group Co., Ltd., Guangxi Nanning 530000)
Abstract: Aiming at the deformation of bottom plate of a certain cast aluminum cylinder head, which usually leads to air leakage, as well as the deformation and fracture of upper plate, FEM calculation was carried out on the cylinder head to find out the weakest regions, and accordingly the cylinder head struc-ture was optimized by adding strengthening ribs. Then a reliability test for the optimum project was per-formed, and the strengthened cylinder head showed good performance and the improvement objective was achieved.
Key words: cylinder head; structure; strength; optimization
0引言
从国外引进技术的某型号小型高速柴油机为贯穿螺栓夹紧的气缸盖、气缸体、曲轴箱全铝梯型框架结构。为了拓展该发动机的市场，对其进行了扩缸和增行程，以提升功率扭矩。但在可靠性试验中多次出现冲缸垫和气缸盖顶面开裂故障，以下是故障原因分析及采取的相应措施。
故障分析 1
1.1冲缸垫故障
气缸盖垫片漏气又称为冲缸垫。引起该故障的原因一般有两种：一，气缸垫片使用问题；二，面压值不足或面压不均匀。在排除该发动机零件不合
收稿日期：2016-01-13；修回日期：2016-04-27
格和装配原因后，检测可靠性试验后的气缸盖底板平面度，发现其严重超标，如图1所示。初步判定：气缸盖底面封火圈在连续高温和爆压作用下，产生了向上凹陷的永久变形，当变形量超出气缸盖垫片的补偿量时，造成气缸盖垫片密封不严，冲缸垫。发动机气缸盖封火圈区域工作在高温、高爆压
下，其承受的机械负荷和热负荷是最大的]。 1.2顶面开裂故障
如图2中箭头所示为历次可靠性试验中发生过开裂故障的位置统计，开裂点基本集中在每缸进气侧右上角。每个气缸盖开裂的数量1处、2处或3 处都出现过，说明此位置所受的应力都较大，发动机工作中最薄弱的位置会首先开裂。理化分析气缸盖顶面开裂部位，发现裂纹发生在水腔顶面薄壁部
作者简介：威（1973-），男，工程师，主要研究方向为案油机整机开发与设计，E-mail：areww@163.con