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,考虑动态载荷和弹性变形,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;适当减小浮环衬套厚度,也有利于提升润滑特性。     

高功率密度柴油机主轴承热弹流混合润滑分析

基于包含润滑油填充率的Reynolds方程和Greenwood-Tripp微凸峰接触理论,采用质量守恒边界条件,通过使用有限差分法和有限元法联立求解热弹性流体润滑的各控制方程,以某高功率密度柴油机的主轴承为例进行热弹性流体混合润滑研究.通过分析功率密度升高对轴承性能的影响机理,确定需改进的结构参数,考察了油孔位置、椭圆形油孔、轴瓦表面粗糙度和润滑油油品对轴承润滑性能的影响,最终通过合理匹配结构参数使得轴承最小油膜厚度增加了45.04%,,峰值粗糙接触压力减小了76.85%,,平均粗糙摩擦损失功率减小了76.62%,.得到结论:最大剪切率是评价轴承润滑性能的重要指标,表面粗糙度对油膜振荡有遏制作用,油孔对轴承润滑性能具有很大的影响,以及合理匹配结构参数对轴承设计具有重要意义.     

某高压燃油泵滚轮浮环轴承性能分析

为了分析某高压燃油泵中的滚轮浮环轴承的性能,在考虑转轴、浮环、滚轮的弹性变形基础上,重点对比浮环轴承与常规轴承在不同工况下的承载能力、功耗、滑油流量及等效刚度阻尼等润滑特性参数的变化规律,并分析了在正常工况下浮环轴承的润滑特性,为燃油泵滚轮浮环轴承的设计提供理论基础。     

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。     

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.     

多孔介质气体润滑轴承气热耦合研究

考虑气体温度梯度对工质物性及轴承热稳定性的影响,以及润滑气体和多孔介质的传热耦合,在满足Darcy定律条件下三维求解雷诺方程,计算了轴承间隙和多孔介质中气体的压力及温度分布。分析了3个给定供给压力(0.5、0.65和0.8 MPa)、3种轴承偏心率(0.2、0.5、0.8)对轴承的承载能力、偏位角及润滑流量的影响,计算结果表明：在不同的轴偏心率下均存在有一段轴承最佳渗透系数范围,表征该范围承载能力最强;偏心率越大,轴承承载能力越高,最佳渗透系数区间也越明显;轴承压缩数越大承载能力也越高;间隙中温度分布不均匀导致轴承承载能力降低,通过调整压力和偏心率增加介质的润滑流量,及时导出摩擦产生热量降低间隙中气膜温度,可使轴承平衡稳定运行。     

船舶柴油机主轴承热弹性流体动力混合润滑分析

基于质量守恒边界条件的广义Reynolds方程和Greenwood/Tripp接触理论,计入温度、压力对润滑油黏度、密度和轴瓦变形的影响,对船用柴油机主轴承的混合润滑进行了数值分析.其中Reynolds方程用有限体积法求解,油膜能量方程、轴瓦热传导方程和轴颈温度方程等用有限差分法求解,轴瓦变形用有限元法求解.结果表明:周期内发生混合润滑的时刻较为普遍,微凸峰接触影响不可忽略;端泄能量散失占到总能量散失的80%,油膜出口温度作为监控轴承润滑的重要参数比较适宜;引入填充比,结合轴颈中心轨迹和油膜压力梯度变化,能够更加准确地预测轴承的穴蚀发生;8个轴承基本满足设计要求,但4#轴承、7#轴承需要进一步优化.     

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。     

基于三维有限元波箔片模型的气体箔片轴承承载性能研究

波箔型空气动压轴承在小型高速旋转机械中具有广阔的应用背景,其承载性能受箔片弹性变形影响较大.通过三维有限元法建立箔片变形模型,采用气膜压力分布的二次分布逼近建立箔片弹性变形表达式,实现与气体润滑雷诺方程耦合求解;提出了小柔度步计算方法,以提高箔片轴承大偏心率运行下承载性能求解的稳定性.在验证气体箔片动压轴承求解算法准确...     

船用轴流压气机推力轴承特性计算及试验研究

为获得某新型推力轴承在某船用轴流压气机中的工作特性并进行试验验证,基于ARMD Bearings软件及自编程序对推力轴承特性进行了模拟计算,在全尺寸高速大推力滑动轴承试验台上进行了轴承特性试验研究,并在实机台架试验中对轴瓦温度进行了监测。计算分析了15种工作条件下油膜的压力、厚度、温度、刚度、阻尼及能量损失与推力和转速关系。轴承特性试验主要包括9种稳定工况下的性能试验,以及轴承超载、超速试验中每块轴瓦表面温度及油膜压力的测量。结果表明：模拟计算结果及试验测试得到的油膜温度、压力随推力及转速变化规律基本一致;轴瓦表面最大油膜压力位于支承块背部附近,与推力基本呈线性关系;转子转速越低、推力越大,则油膜厚度越小、油膜刚度及阻尼越大;转子转速越高、推力越大,则油膜温度越高、能量损失越大;在设计点轴承运行参数均有一定安全裕度,该推力轴承可以满足机组使用要求。     

低速船用柴油机主轴承弹流润滑性能分析

以某低速二冲程船用柴油机为研究对象，结合弹性流体动力学、多体动力学以及有限元方法，建立了包含机架-机座-主轴承盖-曲轴的整机动力学润滑耦合分析模型，对低速船舶柴油机主轴承的润滑性能进行研究。研究结果表明:第7主轴承(靠近飞轮端)润滑性能最为恶劣，总压峰值达到87.95 MPa，高出其他主轴承19.7%至413.7%不等；在整个推进工况主轴承油膜厚度均满足最小膜厚要求；不同工况轴承液动润滑和混合润滑的时间占比也不尽相同，液动润滑占比从100%负荷的20.7%提高到25%负荷的99.3%；轴承结构对主轴承的润滑磨损性能有较大影响，径向间隙的设计须综合考虑油膜承载与摩擦功耗。     

考虑活塞热变形的活塞裙部润滑计算分析

采用三维有限元方法进行了柴油机活塞的热分析 ,计算得到了活塞的热变形 ,建立了活塞裙部考虑热变形的流体动力润滑模型。利用这个模型进行了考虑活塞裙部热变形的润滑计算 ,通过和冷态的润滑计算结果对比 ,发现热变形对活塞的润滑性能有很明显的影响 ,应在活塞裙部设计中予以考虑。     

加热器端差对机组热经济性影响的定量分析方法

建立了定流量下加热器端差对机组热经济性影响的数学模型。该模型针对加热器的不同类型进行了讨论,应用时不再需要单独计算端差变化对锅炉吸热量的影响,并全面考虑了热力系统的结构特点及辅助汽水系统,从整体上定量分析加热器端差对机组热经济性的影响,为火电机组节能降耗以及热力系统定量分析提供了理论依据。对某600MW机组进行了算例分析,表明端差越大,机组的热经济性越低;端差越小,机组的热经济性越高。     

考虑曲轴倾斜和摩擦接触的主轴承润滑分析

采用有限元、多体动力学和弹性流体动力润滑理论来联合计算16V240ZJB型柴油机主轴承的润滑情况,将曲轴当作弹性体,以考虑曲轴的弹性变形对主轴承润滑状态的影响.曲轴工作过程中受外力的作用,会产生弹性弯曲变形,使主轴颈在主轴承内倾斜,甚至与主轴瓦的边缘发生摩擦接触,本文采用了Greenwood-Tripp粗糙接触模型计算接触摩擦力.根据AVL相关标准评价了润滑计算结果,九个主轴承均润滑良好,其中第8主轴承粗糙接触压力最大、油膜厚度最低,润滑的情况相对最恶劣.     

柴油机连杆大端计算载荷的研究

<正> 连杆强度计算,广泛采用有限元法。为使计算应力接近于实际应力,计算时,大端的边界条件应采用连杆轴承油膜压力,而连杆大端刚度较弱,计算连杆轴承油膜压力的流体动力润滑雷诺方程应计入弹性变形影响。为此作者设计了一套测量连杆大端弹性变形的模拟装置。采用激光散斑技术,测定连杆大端(模型)在模拟的工作条件下产生的弹性变形量。同时在模拟装     

车用发动机润滑系统加速响应特性试验

建立车用发动机润滑性能试验系统,测量润滑系统在加速过程中的动态流量、压力和质量含气率等参数随转速增加的变化过程,评价发动机加速过程中润滑安全裕量.结果表明:在加速过程中润滑压力响应速度最快,流量次之,质量含气率响应迟滞时间最长;随着润滑油温度降低和角加速度增加,润滑流量响应迟滞时间明显延长,泄压阀开启和流量滞后引起的液压功率损失增加,润滑油质量含气率峰值增大,最低润滑安全裕量呈现对数的下降趋势.在低于60℃条件下,加速过程中润滑油质量含气率峰值超过设计要求的上限.     

多支撑汽轮机轴承标高调整对轴封间隙的影响分析

采用传递矩阵法、差分法等建立多支撑轴系轴承标高调整对相邻截面轴封间隙影响的分析模型,考虑了轴承标高调整对轴承载荷的影响、轴承载荷对轴颈偏心距和偏位角的影响以及转轴弹性变形等因素的共同作用,并以某大型汽轮发电机组为实例进行了计算分析。结果表明:受油膜、转轴弹性变形等因素影响,轴封间隙变化量小于轴承标高调整量;与中间轴承相比,自由端附近轴封间隙变化对轴承标高变化不敏感;轴承载荷越轻,轴承标高调整对轴封间隙变化的影响越小,对于油膜振荡等失稳类故障,故障治理时标高调整幅度可以大些;低转速下油膜较薄,缓冲效果较弱,轴封间隙变化对轴承标高变化较敏感。     

水电机组推力轴承搅拌损耗计算方法

为较为准确地计算高转速水电机组高油位浸泡式润滑推力轴承的搅拌损耗,根据该类轴承的几何结构特点进行简化,推导出搅拌损耗计算的近似计算公式,分别通过近似公式和基于推力轴承高油位浸泡式油箱运行过程中的流场三维数值模拟方法来计算搅拌损耗。针对大型抽水蓄能机组推力轴承,计算了机组转速为120、210、270、350和500 r/min 5个工况下推力轴承的搅拌损耗,将数值模拟结果与近似计算值进行了对比分析。结果表明:搅拌损耗的大小与轴承转速正相关,转速越高,损耗越大;油系统循环管路进出口流量对搅拌损耗计算值的影响可忽略不计。数值模拟与近似公式计算的搅拌损耗在低转速工况偏差较大,二者的计算偏差随着转速的增高而降低。近似公式计算方法可用于推力轴承方案设计预估搅拌损耗,数值模拟方法可进一步用于轴承结构及几何参数的优化设计。     

活塞销轴承混合润滑特性研究

基于弹流润滑理论、平均流量模型及微凸峰接触理论,对发动机活塞销轴承的混合润滑进行了研究。首先,将活塞销孔轴承与活塞销及连杆小头轴承作为一个系统,利用四阶的龙格库塔方法求解了活塞销在流体润滑状态下的转动速度。结果表明:采用此方法得到的活塞销转动速度变化规律与采用谱分析方法所得到的结果十分接近。其次,数值求解了考虑弹性变形时油膜压力分布和微凸峰接触压力的分布,考察了不同发动机转速对活塞销轴承最小膜厚比和摩擦力大小的影响。结果表明:活塞销轴承从发动机工作循环压缩冲程后半段到排气冲程的前半段时间内,处于混合润滑状态;随着发动机从低转速到高转速的过程中,活塞销轴承所受的摩擦力开始逐渐减小,当发动机的转速增加到某一临界转速后,活塞销轴承所受的摩擦力反而明显增加;在考虑活塞销轴承的弹性变形之后,接触压力的分布沿轴向发生了变化,且呈现中间小两边大的形态,与实际发动机活塞销轴承的破坏规律相符。     

全浮式浮环轴承-转子系统动态特性与稳定性研究

基于内外油膜的刚度和阻尼系数分析方法,探讨全浮式浮环轴承-转子系统的动态特性和稳定性;对轴承-转子系统进行线性和非线性仿真分析.分析表明:当系统转速超过12000 r/min时,系统进入不稳定状态,出现不稳定涡动;系统转速达到15000 r/min,浮环转速比为0.54时,系统处于不稳定状态.研究还表明:可通过轴承设计...