曲轴平衡率对主轴承润滑特性的影响

针对某型柴油机功率提升后主轴承润滑性能恶化的现象,考虑轴颈与轴瓦表面粗糙度、曲轴与轴承座弹性变形的影响,建立了12 V90°柴油机主轴承的润滑分析计算模型.根据弹性流体动力润滑、轴承动力学及平衡率计算理论,分析了不同曲轴平衡率对主轴承的润滑性能的影响.采用正交试验研究了平衡率、轴承宽度及轴承间隙对最小油膜厚度、最大油膜压力、平均摩擦损失功和峰值粗糙接触压力的影响,并提出了改进方案.结果表明:曲轴平衡率对主轴承润滑性能有很大的影响,对最小油膜厚度、最大油膜压力和峰值粗糙接触压力的影响权重与轴承间隙相接近,均低于轴承宽度;平衡率对平均摩擦损失功的影响权重最大;相比轴承宽度、轴承间隙等影响因素,曲轴平衡率在强化柴油机主轴承润滑设计阶段也应重点考虑.     

船用柴油机供油机构滚轮衬套混合热弹流润滑特性研究

以船用柴油机供油机构中滚轮–浮动衬套–滚轮销为研究对象,考虑其低速重载运行工况下衬套弹性变形,计入表面粗糙特征,构建了浮动衬套内外双层油膜混合热弹性流体动压润滑分析模型,并据此探究了内外层油膜间隙比、衬套宽径比、衬套厚度及其表面粗糙度对环速比、内外层最大油膜压力及承载能力等润滑特性的影响规律。结果表明：滚轮–浮动衬套–滚轮销结构运行过程中内层油膜厚度较小,润滑状态较为恶劣;低速重载工况下,衬套弹性变形与混合润滑效应不可忽略;宽径比越大、内外层间隙比越小,最大油膜压力越小,结构承载能力越强,但温升越高;混合润滑状态仅出现于衬套内层润滑油膜,且衬套表面粗糙度越大,润滑效果越差。     

柴油机配气滚轮浮环轴承润滑特性优化研究

为研究配气机构滚轮浮环衬套动态载荷、运动与润滑特性的内在联系,以某高指标船用柴油机配气机构排气滚轮浮环轴承为对象,考虑动态载荷、弹性变形,建立了润滑仿真模型。研究了浮环衬套供油、间隙匹配、浮环衬套厚度等关键结构参数对滚轮浮环轴承动态润滑特性的影响规律。结果表明：浮环衬套周向油槽能增加供油流量,但对内圈油膜厚度、油膜压力不利;浮环衬套间隙匹配对内外圈油膜影响规律不同,但优化匹配方案能有效改善油膜厚度、油膜压力、平均热载等润滑特性;适当减薄浮环衬套厚度,也对润滑特性有益。     

不同曲轴平衡率下柴油机主轴承润滑特性分析及变壁厚优化设计

基于弹性流体动压润滑及多体动力学理论,以某船用大功率柴油机主轴承为研究对象,考虑曲轴主轴承的弹性变形、表面粗糙度、供油特性等因素,建立主轴承的弹性液体动力学仿真分析模型;通过试验对该模型建立方法进行了验证。基于该模型,分析了曲轴平衡率对主轴承最小油膜厚度、最大油膜压力、轴心轨迹及滑油填充率等润滑特性参数的影响规律,并就主轴承边缘接触压力较大的现象进行了变壁厚设计优化。研究表明:曲轴平衡率从0增大到100%,主轴承最大油膜压力平均值减小60%,最小油膜厚度平均值增大5倍,轴心轨迹偏心率减小;通过变壁厚优化设计,主轴承最小油膜厚度最小值增大24%,最大粗糙接触压力减小40%,粗糙边缘承载较大的现象得到有效改善。     

基于热弹流模型的柴油机连杆小头轴承润滑研究

以某直列6缸柴油机为研究对象,建立活塞销-连杆-曲柄销柔性多体动力学分析模型。基于热弹性流体动力学(TEHD)润滑和微凸峰接触理论,建立连杆小头轴承的TEHD模型,分析了热负荷影响下轴承间隙和表面粗糙度对润滑性的影响规律。研究结果表明:计及热负荷影响,轴承最大油膜压力增加7.5%,最小油膜厚度降低8.1%,摩擦功耗增加10.1%,粗糙峰接触增加6.0%,轴承产生温升现象,最大温升为20.1℃;轴承间隙增加,轴承最大油膜压力增幅提高50%,最小油膜厚度减幅保持不变;表面粗糙度增加,轴承最大油膜压力增幅提高50%,最小油膜厚度减幅缩小55%。该热弹流模型研究方法为动力机械热负荷条件下摩擦副失效机理分析提供了一种可行的途径,研究结果对摩擦副滑动轴承加工精度制定具有一定的指导作用。     

内燃机气缸—活塞环组润滑状态的分析方法

摘要本文综合考虑了表面粗糙度、贫油与充油入口供油边界条件及油膜出口的边界条件,提出一种内燃机活塞环—缸套润滑状态的系统分析方法和计算机程序系统,为环组设计参数的合理选择提供了一种较全面的理论分析手段.通过分析得出,采用适当的正偏心度曲面环有利于提高活塞环在上止点区的润滑油膜厚度,改善其润滑状况.     

增压中冷柴油机主轴承润滑特性研究

基于弹性流体动力润滑理论,建立了4缸柴油机主轴承润滑仿真模型,研究了不同转速下内燃机轴瓦与轴承座的弹性变形、轴瓦与轴颈粗糙度对主轴承润滑特性的影响。研究结果表明:5个主轴承膜厚比均大于1,其中第5主轴承峰值油膜压力与其他4个主轴承相比明显偏大,而且存在偏磨现象,润滑相对恶劣;优化后第5主轴承峰值油膜压力平均降低了20%,最小油膜厚度平均增加了25%,摩擦功耗平均降低了43%。     

径向滑动轴承变形与润滑耦合设计的双间隙协调法

以重载油轴承和水润滑轴承为背景研究瓦面变形的区域性和润滑计算方法,对变形区用双间隙函数来表征,相应变形和润滑算法与无变形函数假设下的结果基本一致。针对热粘弹算法复杂、工程应用困难的问题,提出并构造了一种计入瓦块变形的轴承双间隙表征方法,该方法依据瓦体变形大小将轴承间隙划分为变形区和非变形区的两段圆弧,并以最小膜厚为等效目标构造轴承的等效双间隙,进而达到运用经典润滑理论及成熟计算方法解决重载轴承瓦体变形与润滑的耦合设计问题的目的。以某大型(直径800mm)重载(135t)轴承为案例进行多方法计算结果对比分析,表明双间隙协调法较一般流体润滑模型最小油膜厚度和最大油膜压力的计算精度大为提高。由于双间隙方法有效建立了瓦体变形-间隙-膜厚的映射关系,进一步探讨了通过控制瓦体变形来控制轴承间隙和膜厚的问题,为重载轴承、水润滑轴承优化设计和承载能力提升提供了新的思路。     

车用汽油机活塞销座轴承润滑特性

利用活塞、连杆系统多体动力学分析结合弹性流体动力学润滑(EHL)模型,研究了活塞销座轴承的润滑特性.首先建立了活塞、活塞销和连杆的有限元模型,利用Craig-Bampton方法对其进行了自由度缩减以降低求解规模,然后在活塞销座轴承和连杆小头轴承引入EHL润滑模型,计算了活塞销座轴承的油膜厚度、油膜压力和干接触压力等轴承润滑特性参数.研究了是否考虑活塞和活塞销的结构弹性及油膜空穴对计算结果可能产生的影响,分析了活塞销孔间隙、活塞销刚度和活塞销孔几何形状等参数对其润滑特性的影响,用不同形状销孔的润滑特性计算结果解释了发动机热拉伤试验中出现的活塞销孔拉伤情况.结果表明:活塞和活塞销的结构弹性及油膜空穴是汽油机活塞销座轴承分析中不可忽略的影响因素;活塞销刚度和活塞销孔几何形状对活塞销座轴承润滑特性有重要的影响.     

三油楔浮环轴承研究——在旋转动载荷作用下理论分析、计算及试验

本文提出一种新型结构的三油楔浮环轴承,即浮环的外表面为圆柱形而内表面为三油楔。对三油楔浮环轴承在高速旋转动载荷作用下进行了理论分析,探讨计算方法并进行数值计算。同时,对外层和内层油膜的间隙比为1.64和2.25的三油楔浮环轴承和圆柱浮环轴承进行了试验,试验结果与计算结果基本相符。三油楔浮环轴承的工作特性优于圆柱浮环轴承。     

结构参数对活塞环-缸套系统润滑的影响

以某型号直列式6缸机为载体,用数值方法求解活塞环．缸套三维润滑模型,分析了表面粗糙度、活塞环桶面高度和缸套椭圆度等结构参数对润滑状态的影响,给出了不同参数下最小油‘膜厚度的对比,以及几个曲轴转角下油膜压力和油膜厚度的分布情况。结果表明,结构参数对润滑有显著的影响;在做功冲程上止点附近油膜厚度最小,其值为0．559μm,油膜压力最大;在整个运行过程中,凸峰接触主要出现在做功冲程上止点附近。     

Study on lubrication performance of hydrostatic clearance oil film considering multi-factor coupling

The lubricating performance of the clearance oil film determines the machining accuracy of the hydrostatic thrust bearing and the stability of the oil film. From the perspective of working parameters and cavity structure, based on tribological principles and lubrication theory, the clearance oil film temperature rise equation, pressure equation, and viscosity-temperature equation are deduced, and the relationship between load-rotating speed-oil film thickness for different cavity shapes is matched. Through the combination of simulation and experiment, the multi-factor coupling influences on the lubricating performance of the clearance oil film are studied. The study found that the degree of influence on the clearance oil film temperature is in order: rotational speed, hydraulic oil viscosity, load, and cavity depth, and the degree of influence on the clearance oil film pressure is in order: load, hydraulic oil viscosity, rotational speed, and cavity depth. This work provides a theoretical basis for the research and optimization of the lubrication performance of hydrostatic thrust bearings, and provides a research direction for the machining accuracy and running stability of high-speed and heavy-duty CNC equipment.     

内燃机活塞环组的混合润滑模型及其应用

本文给出了描述内燃机活塞环组混合润滑状态及摩擦特性的通用数学模型,并将其计算结果和其它三种润滑模型的结果进行了比较。在混合润滑模型中,由于同时考虑了油膜和表面粗糙凸峰相接触所承担的外载及其与摩擦功的关系,因此可以方便地用于讨论燃烧室采用隔热技术后油膜温度升高对环组摩擦功的影响。此外,文中还对表面粗糙度等的影响作了概要的讨论。     

用耦合分析法研究内燃机活塞环-气缸套传热润滑摩擦问题

在以往对活塞环-气缸套润滑摩擦性能的研究中,大都忽略了活塞组-气缸套间的导热,或者将导热过程简化,这与该摩擦副的实际润滑摩擦状况相去甚远.把柴油机缸内燃气、活塞、活塞环、润滑油膜、气缸套、冷却介质作为一个耦合体,考虑各部件间及相应物理场间的耦合关系,采用耦合分析法建立了活塞环-气缸套的三维非稳态热混合润滑摩擦模型.该模型以三维瞬态热传导模型、动压润滑模型和润滑油膜传热模型为基础,并考虑了润滑油的黏温变化、燃烧室燃气泄漏、表面粗糙度、油膜破裂位置以及气缸套圆周方向上的非轴对称性等影响因素.采用上述模型,对6110型柴油机活塞环-气缸套摩擦副进行了传热、润滑、摩擦耦合分析,得到了活塞组-气缸套的温度场,并用试验证实了耦合模型的正确性;与此同时,得出了润滑油膜的温度、黏度、最小油膜厚度和摩擦热随曲轴转角和活塞环周向高度的分布曲线.     

主油泵中心与径向泵液压调节系统负荷摆动的关系

论述了主油泵中心和径向泵油封环间隙对径向泵液压调节系统稳定性的影响,以及径向泵液压调节系统检修中容易忽视的几个问题。通过对故障机组长期跟踪调查分析,最终查明了主油泵中心与径向泵液压调节系统负荷摆动的关系。研究表明,主油泵中心偏差是径向泵液压调节系统不稳定的一个重要诱因;径向泵油封环间隙大小与调速系统负荷摆动无直接关系;发现主油泵推力瓦的异常磨损时,要同时检查主油泵联轴器的润滑条件是否良好。     

活塞裙部型线研究

现代高速、高性能发动机上,活塞裙部是活塞设计中特别重要的部位。裙部形状和表面粗糙度影响着活塞裙部流体动力润滑状态（动态油膜的形成与保持）,直接影响到发动机的性能。本文在了解活塞裙部动力润滑理论及内燃机动力学的基础上,通过调试活塞裙部流体动力润滑计算Fortran源程序检验程序的正确性,并掌握活塞裙部型线设计的基本方法。     

MLX系列减速机用扇形可倾瓦滑动推力轴承润滑性能分析

以MLX系列减速机用扇形可倾瓦滑动推力轴承为研究对象,建立基于计算流体动力学(CFD)的有限元仿真分析模型和基于数值分析方法的数值分析模型分析流体润滑性能,利用有限元分析模型研究分析了轴承中润滑油膜压力场和温度场的分布及其随轴承转速、润滑油粘度的变化情况。利用数值分析方法建立轴承油膜厚度模型,分析了轴承扇形瓦块倾角的变化对轴承润滑性能的影响。结果表明：随着轴承转速和润滑油粘度的增加,油膜最高压力和最高温度持续线性增大;扇形瓦块的周向、径向倾角对轴承油膜压力和厚度会造成影响,且径向倾角的影响更大。