计入热变形影响的内燃机主轴承热流体动力润滑分析

根据动载滑动轴承热流体动力润滑理论,结合热变形矩阵法,提出一种考虑热变形因素影响时的内燃机主轴承热流体动力润滑分析方法,阐述该方法的基本理论和控制方程,探讨热变形因素对主轴承工作时的轴心轨迹、润滑油流量、最大油膜压力和最小油膜厚度等状态参量的影响情况.结合一主轴承实例进行数值仿真分析,仿真分析结果发现,计入热变形影响因素后,同未考虑热变形影响时分析得到的结果相比,轴心运动轨迹发生了很大变化,平均润滑油流量和一个载荷周期内的最大油膜压力均明显增加,一个载荷周期内的最小油膜厚度明显减小,润滑油平均温升则稍有减小.内燃机主轴承在工作时受各种热源因素的影响会产生热变形,在主轴承设计以及内燃机润滑系统供油量设计过程中考虑这种变形因素的影响是很有必要的.     

具有轴向排油沟的径向滑动轴承的性能分析

为了把润滑油导入滑动轴承的整个摩擦面,轴瓦上须开油沟或油孔。通常,油沟不能开在油膜轴承的承载区,以免降低轴承的承载能力。但由于高速、大型旋转机械的发展,轴承的稳定性及温升问题日益突出。针对这一问题,本文就实用中一种结构简单的、轴向开有排油沟的径向滑动轴承结构,应用有限元法对其静动特性进行计算分析,得出了在油膜承载区开轴向排油沟的较佳位置。     

柴油机滑动轴承热流体动力润滑仿真研究

根据径向滑动轴承热流体动力润滑理论,基于JFO理论提出的质量守恒边界条件,建立同时包含油膜完整区和空 穴压力变化的单缸柴油机滑动轴承热流体动力润滑模型,采用有限差分法求解模型方程,仿真分析滑动轴承的油膜厚度、油膜压力、润滑油流量和温度等参数对润滑性能的影响,分析内燃机滑动轴承润滑特性,为轴承润滑可靠性设计提供一定的理论依据.     

基于动态子结构的主轴承热弹性流体润滑研究

研究基于动态子结构缩聚的轴承热弹性流体动力学(TEHD)基本理论和求解方法;建立某V型8缸内燃机主轴承的TEHD仿真模型,分别计算得到各主轴承在最大载荷工况下的油膜压力、油膜厚度、摩擦功耗、轴心轨迹和油膜温度等润滑特性;针对润滑状况较差的第3主轴承,进行TEHD、EHD(弹性流体动力学)和HD(流体动力学)不同仿真求解方法的对比研究。研究结果表明,该内燃机的第3主轴承最小油膜厚度和最大油膜压力等润滑性能最差,需要进行相应的改进设计;TEHD求解中计及了润滑油和轴瓦热效应的影响,能获得更高的轴承润滑特性计算精度。     

大偏心下滑动轴承热弹流润滑状态及特性*

滑动轴承在大偏心条件下工作时，热效应及弹性变形使得油膜润滑状态发生变化，进而影响摩擦特性。为此建立耦合轴瓦弹性变形、轴颈轴瓦粗糙峰接触、油膜温度分布及黏温-黏压关系的滑动轴承混合润滑模型，采用有限差分法求解得到不同工况下油膜压力场、温度场分布，分析热效应及弹性变形对润滑状态转变及轴承各特性参数的影响；搭建实验台测量试件内表面温度分布，测试结果验证了计算模型的正确性。结果表明：大偏心时热效应和弹性变形使得油膜润滑状态出现转化；粗糙峰的接触使摩擦热增加，且在最小油膜处形成温度峰值；热效应和轴瓦弹性变形使得接触压力峰值集中在轴承两端，承载能力和摩擦力均有所下降。     

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。     

轴颈转速对滑动轴承油膜特性及轴瓦结构特性的影响

为了更加精确地分析高转速下内燃机轴承轴瓦的受力情况,明确不同轴颈转速对轴瓦的受力规律的影响,采用流-固顺序耦合的方法,在滑动轴承油膜的CFD分析模型的基础上,建立轴瓦的有限元分析模型,并基于该模型得到不同轴颈转速下油膜压力、承载力、油膜组分分布以及轴瓦应力、应变随轴颈转速的变化规律。研究结果表明：随着轴颈转速的增加,油膜的压力不断增大,轴瓦载荷不断增加,轴瓦应力、变形逐渐增大;油膜最大压强随轴颈转速的增加几乎呈线性增长,导致轴瓦的最大应力值及最大变形也几乎呈线性增大;随着轴颈转速的增加,润滑油入口附近,润滑油体积分数逐渐减小,油膜破碎区内,润滑油体积分数的梯度更加明显。     

计入轴瓦弹性变形的滑动轴承润滑分析的快速近似算法

建立变形矩阵人工处理数据量大和润滑分析计算耗时较长是研究计入轴瓦弹性变形的滑动轴承润滑分析2个主要问题。采用APDL语言编写专门的计算程序来自动求取变形矩阵,并根据变形矩阵的特点,提出了一种在轴承承载区油膜压力对应节点位置处动态截取子矩阵的快速近似新算法。计算结果表明在内燃机一个工作循环内,快速算法得到的最大油膜压力、最小油膜厚度和轴承反力的计算误差在3.2%以内,润滑分析计算时间下降了2个数量级。     

考虑弹性变形和黏压黏温效应的推力滑动轴承润滑性能有限元分析

应用COMSOL Multiphysics对考虑弹性变形和黏压黏温效应的推力滑动轴承建立有限元模型,并进行数值仿真模拟。结果表明:初始入油温度的增大使润滑油黏度迅速下降,但对油膜压力影响很小;载荷的增大使油膜压力增大明显,油膜压力峰值向出口区移动,在轴瓦上产生较大变形;转动速度的增大使油膜厚度增加,有利于产生流体动压,但摩擦功率损失很大;存在使油膜压力峰值最小,且压力分布均匀的最佳倾斜角。     

非道路两缸柴油机轴承热弹性流体动力润滑特性研究

基于热弹性流体动力润滑理论和多体动力学理论,针对自主研发的非道路2D25卧式两缸柴油机,采用AVL Excite Power Unit软件建立曲轴轴承的多体动力学模型,探讨柔性整机体模型下轴瓦与轴承座的弹性变形、润滑油的黏温及黏压特性、轴瓦及轴颈的表面粗糙度及热效应等因素,建立轴承的润滑模型并计算不同工况下各轴承的载荷、油膜厚度、油膜压力和摩擦功耗。研究结果表明:随着转速的升高,主轴承的总摩擦功耗增加,轴瓦的热负荷增大;高转速下,第一主轴承(MB1)和第三主轴承(MB3)存在轴颈倾斜不对中,出现偏磨现象,导致第二缸爆发时主轴颈振动加剧;连杆轴承油膜压力分布均匀性较好,轴瓦热负荷低,在高转速下润滑效果更佳。