低速重载工况下连杆小头轴承变形与润滑耦合分析

连杆小头轴承是内燃机中的关键摩擦副,在低速重载工况下容易发生变形和咬合失效,是影响重型卡车发动机可靠性的重要原因。为揭示低速重载工况下连杆小头轴承的性能,以某6缸柴油机连杆小头轴承为分析对象,考虑连杆小头轴承和活塞销孔轴承对活塞销的摩擦转矩,建立柴油机活塞-连杆-曲轴摩擦动力学模型,在此基础上耦合连杆小头轴承的瞬时弹性变形,对比分析轴承变形对连杆小头轴承润滑性能的影响。研究结果表明：在低速重载工况下,忽略轴承变形可能会使预测的活塞销旋转方向相反;连杆小头轴承在吸气冲程受拉会产生严重变形,并且导致轴承与活塞销间润滑性能下降。     

连杆小头轴承载荷分析及松脱影响因素研究

基于多体动力学及弹流润滑理论,建立含填充率考虑热效应的发动机连杆小头轴承-活塞销摆-转运动副的润滑力学模型,分析动力学和润滑力学耦合作用下连杆小头轴承的载荷特性,运用EXCITE仿真平台研究轴承装配过盈量对松脱的影响规律,再结合试验验证结果。表明过大的装配过盈量会导致轴承塑性变形、摩擦力矩减小,轴承发生松动甚至脱落。研究结果对高功率密度柴油机活塞销-连杆小头轴承的摩擦学设计奠定了理论基础,同时为运动副的结构设计和装配工艺优化具有指导意义。     

基于AVL-EXCITE的内燃机连杆轴承润滑仿真分析

内燃机连杆轴承的润滑状况对连杆轴承的使用寿命影响很大。随着内燃机的不断强化,对连杆轴承性能的要求也相应提高。因此,深入研究连杆轴承的润滑问题以便更加准确地分析和设计轴承的性能便显得日益重要。首先从理论上阐述了润滑状况对轴承工作可靠性的影响,然后针对某发动机的连杆,在AVL-EXCITE中建立了连杆的柔性多体动力学与动力润滑耦合仿真模型。通过计算得到了连杆轴承的轴心轨迹、最小油膜厚度和最大油膜压力等参数,并比较了转速、轴承间隙和温度对轴承润滑性能的影响。研究结果对连杆轴承动力学耦合分析和优化设计以及判断轴承工作的可靠性具有重要意义。     

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。     

光干涉弹性流体动力润滑试验台

弹性流体动力润滑理论是近二、三十年来发展极为迅速的、具有重大实际意义的一个新兴学科分支,它成功地解释了齿轮、凸轮、滚动轴承等,点、线接触零部件中润滑油膜的形成机理。光干涉法是测量弹流润滑油膜厚度最有效的方法之一,这种方法具有准确、直观、简便易行等优点,特别适宜于作基础研究和油品润滑性质研究。本文介绍了我们所研制的光干涉弹流润滑试验台。本试验台可以测量各种工作条件下,点接触与线接触润滑油(脂)膜厚度、油的压粘系数、接触处的滑动摩擦力。本试验台工作范围相当广,可以改变的工作条件包括:接触几何参数(包括不同接触椭圆度的点接触和线接触),滚动速度、相对滑动速度、侧滑速度、自旋速度、工作温度、工作载荷、润滑油(脂)种类、供油状况等等。实际运行表明,本试验台性能稳定、工作可靠;所获得的干涉条纹图象清晰,颜色层次丰富。     

蜗杆传动的弹性流体动力润滑

从弹性流体动力润滑理论和蜗杆传动的特点出发，分析了有关文献对蜗杆传动弹性流体动力润滑条件分析中的不足，指出了滚动速度是建立润滑油膜和油压的重要条件，论证了滑动速度对润滑油膜和油压的形成也有较大影响。采用Dowson公式计算油膜厚度时，为了考虑滑动速度的影响可引入滑动速度系数Ks予以修正。     

基于正交试验的连杆大头轴承润滑影响因素研究

为了更加准确地预测轴承性能,提高轴承工作可靠性和寿命。基于弹性流体动力润滑理论,建立了卧式两缸柴油机连杆大头轴承的弹性流体动力润滑仿真模型。应用正交试验设计方法,以最大油膜压力、最小油膜厚度以及平均总摩擦功耗为考察指标,研究了轴承间隙、轴瓦宽度、油孔位置角和曲柄销油孔直径等因素对轴承润滑性能的影响。研究结果表明:最优方案与原方案相比,最小油膜厚度增加44.86%,最大油膜压力降低1.00%,平均总摩擦功耗增加4.84%。     

基于质量守恒边界条件和微凸峰接触的动载轴承热弹性流体动力润滑特性

基于质量守恒边界条件和Greenwood/Tripp微凸峰接触理论,建立动载滑动轴承的热弹性流体动力混合润滑模型,该润滑模型能够同时预测油膜、空穴、接触的共生现象。计算结果表明, 计入温度影响后,轴瓦变形增加,微凸峰接触加重,最小油膜厚度降低,摩擦功耗增大;润滑油和轴瓦温度瞬时、局部增高明显,尤其在轴承端面。计入温度影响后,润滑油进/出口流量增加,表明轴承对温度具有一定的自适性。研究结果表明,在关键动载轴承的设计中基于质量守恒条件,同时计入接触和温度影响,是非常重要的。     

燃气发动机压缩机连杆小头维修

分析燃气发动机压缩机连杆小头孔磨损与铜套损坏的原因,提出恢复连杆铜套与小头孔紧配合的几种方案。修复取得良好效果。     

活塞缸套摩擦副的流体动力润滑

根据流体动力润滑原理,在适当假设的条件下,推导出了活塞缸套摩擦副最小油膜厚度最大瞬时值及上、下死点油膜厚度的计算公式。最后对所求得的公式进行了讨论。     

高功率密度柴油机连杆大头轴承润滑特性分析

基于全局 Newton-Raphaon 方法和柔度矩阵法对高功率密度柴油机连杆大头轴承的润滑性能进行数值摸拟;耦合求解 Reynolds 方程和弹性变形方程,比较弹性变形的连杆大头轴承与刚性轴承的轴心轨迹与压力分布。结果表明：将全局 Newton-Raphaon 方法与柔度矩阵法结合起来,对高功率密度内燃机连杆大头轴承的弹流润滑进行分析,解决了轴承偏心率大于1时弹流润滑计算难于收敛的问题;考虑表面弹性变形的连杆大头轴承与刚性轴承相比,在最大气体爆发压力附近,油膜压力分布的形状和大小明显发生变化,特别是在轴承的两端处,油膜压力明显增加并接近轴承中间部分的压力。     

浮环弹性变形对浮环轴承润滑特性的影响

采用有限差分法联立求解内、外油膜的Reynolds方程、膜厚方程和浮环弹性变形方程,到在不同转速和偏心率下浮环的弹性变形量,研究浮环弹性变形对浮环轴承润滑特性的影响。结果表明:随着转速和偏心率的增加,浮环弹性变形量逐渐增加;浮环弹性变形降低了内油膜的承载力、端泄流量和摩擦功耗,增加了外油膜的承载力、端泄流量,但对外油膜摩擦功耗影响较小。     

水润滑橡胶轴承的弹流润滑分析

本对水润滑橡胶套筒轴承进行了弹流润滑分析。橡胶衬层多沟槽机理的几何结构由有限元软件MARC产生．以近似不可压缩的线弹性体为力学模型,应用MARC产生了橡胶衬层的柔度矩阵,流体润滑方程采用的是紊流雷诺方程。计算了水润滑模胶轴承的水膜压力分布、厚度分布和承载能力,揭示的变形特征和实验结果相一致。     

高速铁路轴箱轴承接触润滑机理

基于高速铁路客车轴箱系统多界面接触力学分析模型,在轴箱轴承工况条件下,分析轴箱轴承滚动体与内、外圈间的接触载荷分布情况;建立高速铁路客车轴箱双列圆锥滚子轴承脂润滑弹流模型,并采用有限差分法数值解法。数值计算结果与最小膜厚公式获得的最小膜厚度进行比较,而最大润滑压力与相应的赫兹应力进行了比较。结果表明,在给定运行工况条件下,随着运行速度的增大,轴承滚道润滑接触形成的油膜压力减小,油膜增大;而当轴承载荷增大时,其油膜厚度减小,润滑压力增大。     

冷却塔风机齿轮失效的弹性流体润滑分析

针对大型冷却塔风机的减速器齿轮失效情况,在校核了圆柱和圆锥齿轮的设计强度的基础上,应用弹性流体润滑的理论,根据可压缩流Reynolds方程所建立的膜厚公式,计算出齿面润滑油膜厚度,并据此研究了工作中的齿轮润滑状况和齿面损伤机理,确定齿轮过早失效的主要原因不是由于齿轮的设计强度不足,而主要是无法在齿面间形成有效油膜,齿轮工作中两齿面有直接接触现象造成,分析出失效的原因是齿轮的润滑不良。并提出相应的解决办法和改进建议,可作为齿轮传动设计和故障分析的参考依据。     

多种气量调节模式下往复压缩机连杆小头瓦润滑特性

针对不同气量调节模式下往复压缩机气缸内部压力变化规律不一,进而影响连杆、活塞杆等运动部件受力,易造成连杆小端轴承磨损及对机组安全稳定运行不利的问题。建立了压缩机顶开进气阀无级气量调节工作模型,采用了不同调节方式控制参数,仿真模拟不同调节方式下缸内压力变化规律;建立压缩机多体动力学模型,基于弹性流体动力润滑理论,分析了双侧平衡调节、双侧不平衡调节、单侧调节等模式下的连杆小头瓦润滑特性与动力学行为。结果表明:平衡调节碰磨角波动在8°以内,对小头瓦润滑影响不大,不平衡调节、单侧调节对小头瓦润滑影响较大,应优先降低盖侧负荷且两侧负荷偏差应不超过40%。研究成果对气量调节系统工程方案与控制策略设计具有指导作用。     

弹性流体动力润滑发展的拐点研究

本文通过总结研究弹性流体动力润滑（以下简称弹流）自创立以来近半个世纪的发展历程,找出了对其发展起着重大作用的四个拐点,分析并揭示了其内在规律。     

基于弹性流体动力润滑理论的轧机轴承早期失效分析

采用弹性流体动力润滑理论分析了润滑对重载轧机轴承使用寿命的影响,并用油膜参数理论和修正寿命理论研究了改善润滑、提高使用寿命的途径。对薄板轧机支承棍用四列圆柱滚子轴承FCDP100144530/HC的研究结果表明:高温低速条件下轴承润滑性能最差,此时滚道和滚子直接接触产生磨损,使轴承过早损坏;在载荷、润滑油粘度、转速不可改变的情况下,提高轴承精度是改善润滑、提高使用寿命的有效办法。     

基于机体与曲轴耦合下的船舶柴油机主轴承热弹性流体动力混合润滑特性

运用CMS模态综合法建立柔性曲轴和柔性整机体模型,基于Greenwood/Tripp微凸峰接触理论和质量守恒边界条件的广义Reynolds方程,建立了二者耦合下的船用柴油机主轴承的热弹性流体动力混合润滑模型,并经试验间接验证。同时计算表明:周期内发生混合润滑为常态,完全液动润滑为瞬态;只有空穴、轴颈向心/离心运动、油膜压力突变同时存在时空穴才极有可能发生;因端泄能量散失占总能量散失的80%多,油膜出口温度可作为监控轴承润滑的重要参数;8个轴承基本满足润滑设计要求,但有2个轴承工况相对较差,亟须优化。     

对称可倾瓦推力轴承的热弹性流体动力润滑

本文对对称可倾瓦推力轴承的热弹性流体动力润滑特性进行了理论分析，考察了温升、轴承零件的弹性变形和热变性，轴承前端的冲击压力、流体的惯性力等四类因素对轴承工作性能的影响。数学模型中的全部方程均用无量纲形式给出，并用数值方法求解，从而得到了给定条件下润滑油膜的压力、形状、温度、速度等的分布规律。