CN114623016A - 一种六缸高速柴油机轻量化机体 - Google Patents

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曹艺隆
赵嘉琪
俞谦
陈广库
刘克为
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Abstract

本发明的目的在于提供一种六缸高速柴油机轻量化机体，包括机体框架，机体框架的前侧设置外部设备支撑架，机体框架的后侧设置垂直交叉布置的加强筋，机体框架的左右两侧分别为飞轮端和自由端，飞轮端一侧设置隔板，外部设备支撑架的上端采用肋板，外部设备支撑架的下端采用加强筋，外部设备支撑架开有矩形减重孔。本发明基于可靠性计算分析数据，在降低结构重量的同时，确保了强度和刚度满足设计要求。减少了材料冗余，优化设计了加强筋，肋板等结构，具有良好的铸造工艺性。自由端与飞轮端均只具有一个加工表面，具有良好的机械加工性能。本发明将机体外部设备支架与机体框架整体铸造，便于发动机的安装与维护。

Description

一种六缸高速柴油机轻量化机体
技术领域
本发明涉及的是一种发动机，具体地说是柴油机机体。
背景技术
随着柴油机对功率密度和经济性能要求的提升，柴油机整体重量需要最大程度地降低，但重量的降低往往意味着强度和可靠度的下降，因此在保证强度和可靠性指标的前提下，降低结构重量，成为柴油机设计的重要指标之一。
柴油机包含固定部件及运动部件，运动部件由于自身的重量较小且应力幅较大，不宜进行了轻量化设计；固定部件中，机体的重量最大，同时机体的应力在发动机工作过程中较为稳定，具有较大的轻量化设计潜力。确定机体的应力分布，得到机体的损伤云图是机体轻量化设计的前提条件之一，这需要对初步设计的机体进行详细的可靠性计算，在此基础上通过对危险位置的加强和寿命冗余位置的去除材料，进而在保证结构强度的条件下降低重量。
发明内容
本发明的目的在于提供可以降低生产成本、降低油耗、提高续航里程的一种六缸高速柴油机轻量化机体。
本发明的目的是这样实现的：
本发明一种六缸高速柴油机轻量化机体，其特征是：包括机体框架，机体框架的前侧设置外部设备支撑架，机体框架的后侧设置垂直交叉布置的加强筋，机体框架的左右两侧分别为飞轮端和自由端，飞轮端一侧设置隔板，外部设备支撑架的上端采用肋板，外部设备支撑架的下端采用加强筋，外部设备支撑架开有矩形减重孔。
本发明还可以包括：
1、所述垂直交叉布置的加强筋采用4横3纵的布置形式，机体框架上的凸起的螺孔布置在垂直交叉布置的加强筋的周围。
2、隔板上布置两条立柱，隔板中部开有方形减重孔，方形减重孔外缘布置加强筋。
3、飞轮端的中部布置两条横梁，横梁中部区域的材料去除形成方形凹坑，飞轮端的主轴承座位置采用去除材料的形式形成对称布置的加强筋。
4、自由端上端设置有凹坑，中部采用去除材料的形式形成X型的加强筋，自由端底端采用去除材料的形式形成加强筋。
5、外部设备支撑架上端的肋板包括三块，厚度为6mm，外部设备支撑架下端的加强筋包括三条，厚度为16mm。
6、所述垂直交叉布置的加强筋厚度为6mm。
7、所述隔板上的立柱厚度为20mm。
本发明的优势在于：
1、本发明基于可靠性计算分析数据，在降低结构重量的同时，确保了强度和刚度满足设计要求。
2、本发明减少了材料冗余，优化设计了加强筋，肋板等结构，具有良好的铸造工艺性。
3、本发明自由端与飞轮端均只具有一个加工表面，具有良好的机械加工性能。
4、本发明将机体外部设备支架与机体框架整体铸造，便于发动机的安装与维护。
附图说明
图1为本发明的前侧示意图；
图2为本发明的后侧示意图；
图3为隔板结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1-3，本发明一种六缸高速柴油机轻量化机体，主要包括机体框架1、外部设备支撑架2、垂直交叉布置的加强筋3、隔板4、飞轮端5、自由端6，上述结构均采用蠕墨铸铁铸造。
机体的加工面首先采用洗削加工，接着进行磨削加工，保证加工面的定位精度和表面粗糙度。
外部支撑架2开有矩形减重孔，并在其上端采用了三块厚度6mm的肋板、下端采用了三条厚度16mm的加强筋进行强度的加强。
垂直交叉布置的加强筋3采用“4横3纵”的布置形式，并将机体上凸起的螺孔布置到加强筋周围，加强筋厚度为6mm。
隔板4上布置了两条厚度20mm的立柱用于载荷的承担，隔板中部开有方形减重孔进行减重，减重孔外缘布置加强筋以隔板的刚度。
飞轮端5中部布置两条横梁以提升刚度，并将横梁中部区域的材料去除形成方形凹坑；主轴承座位置采用去除材料的方法形成对称布置的加强筋以提升结构强度。
自由端6上端设计有三处凹坑进行减重，中部采用去除材料的方式形成“X”型的加强筋，底端的加强筋也通过去除材料产生。
如图1所示，机体侧面设计了连接外部设备的支撑架，该支撑架采用了框架式结构，通过布置方形减重孔降低其重量。同时考虑到外部设备的安装要求，将定位面设计为支撑架的上表面及侧面，这两个面均采用洗削与磨削加工，确保安装精度。支撑架上部的肋板与下部的加强筋共同构成机体侧面的加强结构，由于支撑架长度与整个机体长度相当，可起到了横梁的作用，外部设备的重量通过支撑架传递到肋板与加强筋上，可有效提高机体的强度和刚度。自由端和飞轮端均通过去除材料形成了加强结构，考虑到这两个端面在发动机工作过程中将承受较大应力，因此此处的加强筋厚度均大于了10mm，尤其是安装曲轴的主轴承座位置，均采用加强结构对强度进行加强，确保不发生疲劳破坏。
如图2所示，在隔板的中心位置，通过开方形减重孔的方式降低该位置了重量，但隔板承受着来着曲轴的作用力，其截面具有较大的应力，为了防止减重后应力过大导致结构破坏，在主轴承座上端设计了连通机体缸套位置加强筋的立柱，确保了减重后该结构的强度和疲劳可靠性。

Claims (8)

1.一种六缸高速柴油机轻量化机体，其特征是：包括机体框架，机体框架的前侧设置外部设备支撑架，机体框架的后侧设置垂直交叉布置的加强筋，机体框架的左右两侧分别为飞轮端和自由端，飞轮端一侧设置隔板，外部设备支撑架的上端采用肋板，外部设备支撑架的下端采用加强筋，外部设备支撑架开有矩形减重孔。
2.根据权利要求1所述的一种六缸高速柴油机轻量化机体，其特征是：所述垂直交叉布置的加强筋采用4横3纵的布置形式，机体框架上的凸起的螺孔布置在垂直交叉布置的加强筋的周围。
3.根据权利要求1所述的一种六缸高速柴油机轻量化机体，其特征是：隔板上布置两条立柱，隔板中部开有方形减重孔，方形减重孔外缘布置加强筋。
4.根据权利要求1所述的一种六缸高速柴油机轻量化机体，其特征是：飞轮端的中部布置两条横梁，横梁中部区域的材料去除形成方形凹坑，飞轮端的主轴承座位置采用去除材料的形式形成对称布置的加强筋。
5.根据权利要求1所述的一种六缸高速柴油机轻量化机体，其特征是：自由端上端设置有凹坑，中部采用去除材料的形式形成X型的加强筋，自由端底端采用去除材料的形式形成加强筋。
6.根据权利要求1所述的一种六缸高速柴油机轻量化机体，其特征是：外部设备支撑架上端的肋板包括三块，厚度为6mm，外部设备支撑架下端的加强筋包括三条，厚度为16mm。
7.根据权利要求2所述的一种六缸高速柴油机轻量化机体，其特征是：所述垂直交叉布置的加强筋厚度为6mm。
8.根据权利要求3所述的一种六缸高速柴油机轻量化机体，其特征是：所述隔板上的立柱厚度为20mm。
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