轴承结构参数对曲轴主轴承润滑性能的影响

针对曲轴主轴承润滑性能的影响因素研究,建立考虑轴颈直径、轴承宽径比和轴承间隙3种轴承结构参数的曲轴主轴承热弹性流体动力润滑模型,分析不同轴承结构参数下的主轴承最大油膜压力、最小油膜厚度、最高轴承温度和最大摩擦功率损失。计算结果表明：轴承结构参数对主轴承润滑性能有很大影响;当轴颈直径和轴承宽径比变大时,主轴承最大油膜压力会出现减小的情况,最小油膜厚度变大、最高轴承温度升高和摩擦功率损失增加;内燃机主轴承的轴承间隙会随着轴颈直径和轴承宽径比的不同而有不同影响,且轴承间隙对主轴承最高温度和最大摩擦功率损失的影响较为显著。     

表面形貌对内燃机主轴承润滑性能的影响

基于Patir和Cheng的平均流量方程和流量因子,计入表面形貌和弹性变形等因素,以流体润滑理论为基础,建立内燃机主轴承的润滑分析计算模型;研究主轴颈和轴瓦表面形貌对主轴承最小油膜厚度、最大油膜压力、摩擦损失总功和粗糙接触压力等润滑特性的影响。结果表明,轴颈和轴瓦表面粗糙度值大小和纹理方向对主轴承润滑性能具有显著影响,随着粗糙度值的增加,最小油膜厚度增加,油膜压力减小,粗糙接触压力增加,摩擦损失总功增大;相较横向纹理和各向同性,纵向纹理有利于提高最小油膜厚度,降低粗糙接触压力和摩擦损失总功;当粗糙度值不变时,随着内燃机转速和爆发压力的增加,粗糙接触压力增加,粗糙摩擦损失功率增加,导致磨损加剧效率降低。     

内燃机曲轴轴承润滑影响因素的研究进展

论述了计及表面粗糙度、弹性变形、热效应、润滑油非牛顿性、轴颈倾斜、内燃机工况、轴承结构参数、供油状况等影响因素的内燃机曲轴轴承润滑性能研究的现状和进展,讨论并展望了内燃机曲轴轴承润滑影响因素研究中有待解决的一些问题。     

大功率密度柴油机主轴承混合润滑分析

针对某型柴油机功率提升后主轴承润滑性能出现恶化的现象,计及表面形貌和弹性变形等因素影响,建立12V150柴油机主轴承润滑分析模型。运用弹性流体润滑、轴承动力学及Greenwood-Tripp微凸峰接触理论,分析功率提升后的主轴承润滑性能,提出需要改进的参数。分析表明:主轴承润滑性能变差的原因主要是功率提升后,曲轴和主轴承承受载荷加剧,油膜压力增加,引起轴颈弯曲或倾斜,导致主轴最小油膜度减小。研究曲轴平衡率、轴承宽度和润滑油黏度等参数对主轴承润滑性能的影响,提出了将曲轴平衡率由70%增大至90%,轴承宽度由46 mm增大至48 mm,并合理增加润滑油黏度的改进方案。结果表明:曲轴平衡率能有效地减小主轴颈倾斜角度,而轴承宽度和润滑油黏度对轴颈倾斜几乎没有影响;改进后主轴承最小油膜厚度提升了16.08%,峰值粗糙接触压力减小了37.11%,平均摩擦损失总功减小了13.08%。     

考虑热弹性效应的内燃机曲轴主轴承润滑性能研究

建立某V型8缸内燃机曲轴主轴承的热弹性流体动力学(TEHD)仿真模型,并对各主轴承润滑状况进行分析.针对润滑状况较差的第3主轴承,分析油槽开设方案、相对间隙、轴承宽度和润滑油特性对其润滑状况的影响.结果表明,随着相对间隙的增大,主轴承最小油膜厚度先增大后减小,当间隙过小时,摩擦功耗较大,润滑油温度较高,油膜厚度小;当间隙过大时,泄漏的润滑油较多,油膜厚度减小,且冲击振动大.主轴承的宽径比要适当,轴承宽度过小,油膜厚度偏小,承载能力过低;轴承宽度过大,润滑面积增大,润滑油流量相对减小,摩擦产生热量增加.研究表明,该主轴承适宜在上瓦开设油槽,轴承间隙选为25μm,宽度选为30 mm较好.     

柴油机滑动轴承的故障的声发射诊断

轴承是影响内燃机安全运行的重要零件,内燃机的主要运动件中,大多采用滑动轴承。滑动轴承采用流体动力润滑,曲轴的旋转作用形成油楔承载,同时零件表面对油膜挤压产生承载力。内燃机的轴承承载油膜压力由旋转油膜压力和挤压油膜压力构成。主轴瓦和连杆轴瓦在交变载荷下工作,轴承载荷的方向、大小都是周期变化的,所以轴承内不能保持均匀、恒定的承载油膜。在高速、高负荷,特别是在润滑状态不良或进入磨料时,轴承中产生较大的摩擦损失,摩擦损失转变成热量使轴承温度升高,降低润滑油粘度,使承载能力下降,再加上轴承座及轴的变形,润滑油流量不足及变质等,使轴承工作条件恶化,造成轴承损坏,如磨     

柴油机曲轴主轴承润滑性能分析

基于弹性流体动力润滑(EHD)和轴承动力学理论,计及轴瓦、轴颈的粗糙度及曲轴和轴承座变形的影响,建立四缸内燃机主轴承的润滑分析模型。在此模型的基础上,分析轴承间隙、供油压力和轴承宽度等参数对内燃机主轴承润滑性能的影响。结果表明:第4轴承的最小油膜厚度较小,最大油膜压力较大,摩擦功耗最大,即具有较差的摩擦性能;为减少摩擦功耗,应在保证可靠的润滑性能的前提下,适当地增大轴承间隙、减小供油压力和减小轴承宽度。对第4主轴承进行优化分析,优化后的最小油膜厚度增大,最大油膜压力减小,摩擦功耗有所降低。     

大功率柴油机曲轴平衡率对主轴承润滑特性的影响

基于弹性流体动力润滑、轴承动力学及平衡率计算理论,计入轴颈与轴瓦表面粗糙度、曲轴与轴承座弹性变形的影响,针对某大功率柴油机的曲轴系统,建立12缸V150柴油机主轴承的润滑分析计算模型,对12平衡重曲轴在不同平衡率下各主轴承的润滑性能进行分析,考虑轴承宽度、轴承间隙和供油压力等参数对平衡性较好的曲轴进行优化。结果表明:随平衡率的增加,最小油膜厚度先增加后减小,最大油膜压力和平均摩擦损失总功先减小后增大,平衡率80%的曲轴润滑性能较好,但主轴承MB5、MB6、MB7的最小油膜厚度均小于1μm;对其优化后各主轴承润滑性能均满足要求,且润滑性最差的主轴承MB7的最小油膜厚度增加19.7%,最大油膜压力减小11.8%。     

计及曲轴轴向运动的内燃机主轴承润滑分析

内燃机工作中,曲轴进行旋转运动的同时,还存在沿轴线方向的运动。以某四缸四行程内燃机曲轴—轴承系统为对象,基于建立的三维流体动力润滑模型,进行了计及曲轴轴向运动和曲轴受载变形导致轴颈倾斜的主轴承润滑性能研究。分析中,曲轴轴向运动规律通过内燃机台架试验实测,采用整体曲轴体单元有限元法计算主轴承负荷和曲轴变形,应用动力学法进行曲轴主轴承的润滑分析。结果表明:与不计曲轴轴向运动的影响相比,计及曲轴轴向运动时,主轴承的轴心轨迹为一条不封闭的三维空间曲线,内燃机一个工作循环中的部分时刻主轴承的最小油膜厚度、最大油膜压力、摩擦功耗和端泄流量变化显著;曲轴轴向运动对内燃机各主轴承润滑特性的影响不一定都是不利的。因此,为了更加合理、接近实际,内燃机曲轴主轴承润滑性能分析中有必要计及曲轴轴向运动的影响。     

沙尘和低气压对发动机轴承性能的耦合影响

建立了考虑沙尘和低气压对发动机轴承性能耦合影响的单缸发动机模型;研究了沙尘对润滑油粘度的影响,并且给出了其影响的公式;利用AVL公司提供的商用软件EXCITE Designer计算低气压和沙尘对发动机主轴承和连杆大端轴承工作性能的耦合影响。计算结果表明：随着混入润滑油中的沙尘浓度的增加,发动机主轴承和连杆大端轴承的偏心率都会明显向轴心缩小,轴承工作更稳定;摩擦功率损失明显增加。发动机环境气压越低,沙尘对发动机轴承偏心率和摩擦功率损失的影响程度越大。     

主轴承径向轴颈型线对润滑状态的影响

以某型柴油机主轴承为研究对象,计入主轴承表面粗糙度和弹性变形等因素,建立主轴承润滑状态的分析模型,分析了主轴承径向轴颈型线对润滑状态的影响.结果表明,与不考虑径向轴颈型线的计算结果相比,计入径向轴颈型线时,主轴承的最小油膜厚度增加了25.95％,最大油膜压力减小了17.69％,平均摩擦损失减小了6.14％,主轴颈倾斜现象有所改善.随着轴颈表面粗糙度的增加,主轴承的最小油膜厚度增加,最大油膜压力几乎不变,平均摩擦损失增加.     

计入曲轴受载变形的粗糙表面曲轴轴承弹性流体动力润滑分析

对一四缸内燃机曲轴轴承进行了计入曲轴受载变形和表面形貌的弹性流体动力润滑分析.计算中采用动力学法进行曲轴轴承的润滑分析,采用变形矩阵法计算油膜压力作用下轴瓦表面的变形.结果表明,表面形貌对曲轴轴承轴心轨迹影响较大,表面弹性变形对曲轴轴承轴心轨迹影响很小;计入表面形貌,曲轴轴承最大油膜压力增大显著,最小油膜厚度明显减小,端泄流量在大部分时间几乎没有变化;计入表面弹性变形,轴承最大油膜压力基本都有不同程度的减小;表面弹性变形对端泄流量、轴颈摩擦因数以及最小油膜厚度的影响甚小.     

平衡率对柴油机曲轴轴承润滑与振动特性的影响

在柴油机强化设计过程中,曲轴的不平衡惯性力会引起轴颈倾斜加剧,因此研究平衡率对曲轴振动和主轴承、连杆轴承润滑特性的影响尤为必要。基于含机油填充率的平均Reynolds方程、Greenwood-Tripp粗糙接触和平衡率计算理论,计入表面粗糙度和弹性变形等因素的影响,以12V150柴油机为例分析不同平衡率对曲轴润滑与振动特性的影响。结果表明:在一个工作循环内,随着平衡率的增加,主轴承和连杆轴承的最小油膜厚度在大部分时间内均有所增加,最大油膜压力和摩擦损失功在大部分时间内均有所减小,而主轴颈和连杆轴颈水平弯曲振动和自由端扭转振动在大部分时间内整体减小;在高功率密度柴油机曲轴轴承润滑设计及振动控制中,应综合考虑曲轴平衡率的影响。     

增压器浮环轴承润滑过程数值分析

以流体滑动轴承的润滑理论为基础，分析研究了内燃机增压器浮环轴承的工作机理和结构参数与性能的关系。建立了浮环轴承力平衡、力矩及摩擦功率损失的方程式，探讨了轴承内外膜承载能力与相应转速比、间隙比、偏心率等参数之间的关系。结果表明：浮动套内外半径比增大，偏心率减小，承载能力增大；间隙过大或过小，难以形成润滑油膜，影响承载能力；索氏数（Sommerfeld数）越大，则轴承的承载能力也越大。     

曲轴轴颈型线对主轴承润滑特性的影响

以内燃机曲轴主轴承为研究对象,基于Reynolds方程和Greenwood-Tripp微凸体接触理论,考虑曲轴倾斜和弹性变形,建立其弹流润滑模型,分析不同轴颈型线对主轴承润滑特性的影响。结果表明:不同轴颈型线对主轴承润滑特性的影响有着明显的差异,相比于无型线轴颈,轴颈型线为鼓型时,主轴承的最小油膜厚度增加了38.12%,最大油膜压力减小了32.73%,平均摩擦损失降低了8.4%,并改善了曲轴倾斜现象;而轴颈型线为马鞍型时,主轴承的最小油膜厚度下降了24.64%,最大油膜压力增加了4.56%,平均摩擦损失增加了2%,曲轴倾斜加剧;当曲轴轴颈型线为鼓型时,随着曲轴倾斜角度的增加,主轴承的最小油膜厚度减小、最大油膜压力增加、平均摩擦损失减小,随着转速的增加,主轴承的最小油膜厚度增加、最大油膜压力减小、平均摩擦损失增加。     

表面粗糙度和润滑油黏度对活塞裙-缸套摩擦副润滑性能的影响

以一多缸内燃机为对象,研究表面粗糙度和润滑油黏度对活塞裙-缸套摩擦副润滑性能的影响。建立活塞二阶运动方程与平均Reynolds方程相结合的活塞裙-缸套摩擦副润滑分析模型。活塞二阶运动方程采用Broyden方法求解,应用有限差分法进行活塞裙-缸套摩擦副的润滑分析。结果表明,表面粗糙度对活塞裙-缸套摩擦副润滑性能影响不明显,而随润滑油黏度增加,活塞裙-缸套摩擦副的最小油膜厚度、摩擦力和摩擦功率增加,最大油膜压力在进气和排气行程随润滑油黏度变化比较明显,在其他行程变化较小。     

计入表面粗糙度效应的动载轴承的润滑分析

将平均流量模型与Ｈａｈｎ法求解思想结合起来,提出了计人表面粗糙度效应的动载轴承润滑分析的数值求解方法,考察了不同的轴颈方差比、表面方向参数和表面粗糙度对动载轴承润滑性能的影响。利用该算法分析了４１０５柴油机第一主轴承的润滑状态,计算结果表明：第一主轴承处于完全流体润滑状态,降低表面粗糙度可以减小摩擦功耗。     

高强化柴油机曲轴主轴承润滑特性研究

针对某高强化柴油机曲轴整体模型,分析了不同曲轴主轴承载荷求解方法下的润滑特性,对发动机转速、轴承间隙、润滑油类型以及轴承供油方式等4个关键参数对主轴承润滑性能的影响进行了研究,并给出了该柴油机最佳润滑效果下的优选组合方案.计算结果表明:静定法适合于轴承初步设计和规律研究,而静不定法和动力学更适合于轴承详细设计;4个关键参数对主轴承润滑性能影响较大,在校核计算和改良设计时需要引起关注;采用优选组合方案后的主轴承润滑状况得到明显改善.     

内燃机轴承失圆对润滑特性的影响

为研究内燃机主轴承失圆对轴承润滑特性的影响规律,以某V型12缸柴油机为研究对象,建立曲柄连杆机构多柔体动力学模型,结合基于质量守恒边界条件的广义雷诺方程模型,分析失主轴承波形失圆误差对轴承润滑特性的影响规律。研究表明：随主轴承波形失圆误差增大,轴承峰值总压力显著增加,轴承发生表面疲劳及黏接失效概率较高,同时轴承润滑状态明显变差,润滑稳定性降低;但主轴承波形失圆误差对平均总摩擦功率损失影响不显著。     

基于微凸体接触理论的内燃机滑动轴承热弹性流体润滑研究

基于GREENWOOD和TRIPP微凸体接触理论,计入温度、弹性变形等影响因素,建立内燃机主轴承的数学模型和实体模型,计算研究其润滑性能与表面粗糙度之间的关系。结果表明,计入表面粗糙度后,由于微凸体接触力相对较小,油膜压力略有增加,油膜温度变化不大,摩擦功没有显著的增加;粗糙表面增大粗糙接触压力,造成轴颈不对中倾斜程度加剧;随着表面粗糙度的增加,油膜压力降低,厚度增加,峰值粗糙接触压力增大。