霍洪旭　郑　鹏（沈阳工业大学机械工程学院辽宁沈阳110870）

中空充钠气门三维测量及温度场应力场有限元分析

霍洪旭郑鹏
（沈阳工业大学机械工程学院辽宁沈阳110870）

根据发动机的实际工况，建立中空充钠排气门在加载条件下的温度热应力和机械应力的计算模型，计算液态钠的对流系数并采用ANSYS有限元分析软件研究了其热应力和机械应力的分布状态，以及排气门偏心异常条件下的气门应力分布，为中空充钠排气门优选材料和结构优化提供了理论依据。

发动机中空充钠排气门应力分析排气门失效偏心应力

引言

气门（包括进气门和排气门）是发动机配气机构中重要的零部件［1］，保证发动机在工作中按时开启和关闭，将可燃混合气输入气缸，并及时将燃烧后的废气排出气缸［2］。其状态对发动机的性能有着至关重要的影响。排气门工作时，除承受较高的机械载荷和热负荷之外，还长期受到高温、高压的燃气腐蚀，工作条件十分恶劣，容易导致磨损和疲劳断裂等各种损坏情况，甚至导致恶性机械事故的发生［3］。中空充钠技术将气门杆设计为中空结构，采用楔横轧-模锻工艺来制造中空排气门，然后将金属钠充入其中［4］。在发动机正常的工作温度下，处于液态的金属钠会随着气门的开闭而上下运动，由于钠的比热容较大，所以它能够很好地吸收来自气门盘部的热量并经气门导管传导至缸盖。因缸盖布置有冷却水道，热量经冷却水散热，使气门维持在更低、更稳定的温度，有效防止了排气门杆头部发生热量堆积和骤然升温，提高了排气门的使用性能及使用寿命［5］。……