船用柴油机连杆小头轴承润滑分析

应用AVL EXCITE PU软件建立了某船用柴油连杆与弹性流体动力润滑轴承的多体动力学计算模型。计算分析了表面粗糙度、半径间隙、活塞销刚度对油膜动态特性的影响。分析结果表明:表面粗糙度增大,不利于油膜润滑;轴承半径间隙适当减小,有利于油膜润滑;供油方式改为压力供油改善油膜润滑没有明显;在缸内燃气爆发时刻之后,滑油填充率明显下降,有瞬时断油之虞。据此,为结构设计优化提供了理论依据。     

基于AVL EXCITE动力学分析的连杆静强度计算

以某型直列四缸发动机连杆为研究对象,采用多体动力学方法在AVL-EXCITE中建立连杆大头轴承润滑特性分析的弹性液体动力学(EHD)模型,着重进行了峰值油膜总压、最大粗暴接触压力、平均摩擦功率损失等参数的计算与分析;基于动力学结果提取连杆在典型转速工况下的惯性力、活塞销座力、油膜压力作为静强度计算的动态载荷,从而对连杆进行静强度分析。     

连杆小头摩擦副间隙形状对活塞销润滑及冲击特性的影响北大核心CSCD

为改善柴油机全浮式活塞销与连杆小头间的润滑与冲击特性,基于弹流润滑理论和粗糙峰接触理论,采用测试与仿真分析方法,运用AVL Power Unit建立活塞连杆组柔性多体动力学模型,研究不同抛物型线和三角型线方案连杆小头衬套对连杆小头轴承润滑与活塞销冲击特性的影响。结果表明:在润滑与冲击特性方面,效果最好的是抛物型线衬套,而三角型线衬套由于平均间隙较大,不能形成有效的润滑,润滑与冲击特性相对较差,其中抛物型线相比直线型线最小油膜厚度最小值平均增加了0.104μm,峰值油膜压力最大值平均降低了8.29 MPa,峰值油膜压力平均值平均增加了7.62 MPa,峰值粗糙接触压力最大值平均降低了77.19 MPa。综合连杆小头轴承润滑与活塞销冲击特性,采用最大径向切削量为12μm的抛物型线衬套是最优的连杆小头衬套型线方案,对连杆小头轴承润滑与活塞销的冲击性能改善较大,其中最小油膜厚度的最小值增加了0.170μm,峰值油膜压力最大值减小了8.28 MPa,峰值粗糙接触压力最大值降低了119.49 MPa,进气冲程前期和排气冲程后期活塞销加速运动阶段相对于连杆小头的纵向加速度峰值分别减小了0.33 mm/s~2和0.24 mm/s~2。     

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。     

某汽油机连杆大头轴承润滑特性分析

本文采用多体动力学方法,建立了某汽油机连杆大头轴承润滑特性分析的弹性液体动力学(EHD)模型。着重进行了峰值油膜总压、最大粗暴接触压力、最小油膜厚度及平均摩擦功率损失等参数的计算与分析。结果表明,该连杆的大头轴承润滑特性指标均满足要求,润滑特性较好。     

重型高速柴油机活塞销座强度分析与优化

活塞体在实际工作条件下承受着复杂的热机耦合载荷,其耐久性对整机可靠性有着决定性的影响.在重卡柴油机中活塞销座和裙部作为主要承受机械负荷的区域,需要详细分析其温度场、变形、应力和润滑状态.文中利用试验结合有限元方法获得活塞、缸套的冷、热态型面,建立某重卡柴油机的活塞-销-缸套-连杆组的弹性耦合动力学分析模型,通过弹流润滑模型得出活塞销座轴承的润滑状态,进一步分析销孔表面的动态变形、应力场,并对活塞体在机械负荷下的高周疲劳强度进行校核.仿真计算结果与故障件模式一致性较好.为了优化活塞销座处的强度安全系数,采用该分析方法对不同的销孔型面方案进行了对比和评价.在发动机详细分析与故障诊断阶段,利用该分析流程可对活塞体的机械强度性能进行较好的把握与评价.     

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     

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。     

关于连杆结构对大端轴瓦性能影响的研究

发动机提高输出功率的趋势,带动了连杆结构的发展。例如,在大端为水平切口的两段式连杆,又由斜切口大端演变为船舶型的三段式连杆。它具有水平切口大端和轴承座与杆身之间的二次切口。这些改变允许更大的轴承直径以适应增大的功率,还使得活塞连杆组可通过缸孔向上抽取而保持易于检修的优点。这种结构的改变会大大影响轴承的性能。连杆轴瓦的额定载荷和最小油膜厚度,一般采用简单的刚性元件模型和迁移率轴承计算法进行计算。使用这些方法作为非常可靠的指南,一般能够有把握地预期连杆轴瓦的耐久性。但是,这些方法不考虑轴承组装的稳定性和轴承组装后的圆度误差以及对轴承性能具有决定性影响的轴颈圆度误差的影响。这些影响,只能采用包括连杆结构在内的弹性流体动压轴承分析进行研究。本文提出对几种不同连杆结构的弹性流体动压轴承分析,并考虑每种结构因不同的轴承座稳定度而对大端轴承基本性能的影响。对于采用一致的轴承几何形状、发动机几何形状和发动机工作条件的对称和非对称切口的大端以及三段式连杆结构进行了讨论。使用有限元法对每种情况下的静态装配轴承形状的影响作了研究。油槽形状和尺寸的影响也是只能通过采用弹性流体动压分析论及的另一个重要考虑。这是对连杆结构之一的讨论。每...     

内燃机凸轮-挺柱副动态弹流润滑油膜厚度计算及其润滑性能分析

本文根据弹性流体动力润滑(简称弹流润滑或EHL)理论对凸轮-挺柱副之间的不稳定状态承载弹性流体动力润滑(简称动态弹流润滑或动态EHL)油膜厚度的计算方法及计算公式进行了研究,对Holland的计算公式作了改进,并用电子计算机对凸轮-挺柱副之间的稳定状态(简称稳态)和不稳定状态承载EHL油膜厚度及其他参数进行了计算,对其润滑性能作了分析,得出了有关结论。     

往复式发动机活塞销–衬套的润滑特性研究

针对试验对象与活塞销–衬套润滑机理不一致的问题,以一种新型发动机活塞销–衬套试验台为对象,建立了耦合摩擦学特性的动力学模型,基于试验验证的模型对比分析了不同间隙和粗糙度对润滑性能的影响。结果表明：一定范围内增加活塞销–衬套的间隙,整体上增加了液动润滑的占比,局部的最小油膜厚度减薄,液动润滑产生的摩擦功耗增加,粗糙接触产生的摩擦功耗下降。随着表面粗糙度增加,连杆小端载荷中粗糙接触的占比增加,最小油膜厚度的变化不大,但平均油膜厚度有较大增加,平均膜厚比亦稍有增加,但最小膜厚比下降,液动润滑产生的摩擦功耗微幅降低,粗糙接触产生的摩擦功耗升高明显。     

活塞裙部流体动力润滑数值分析

对内燃机活塞-缸套系统的流体动力润滑与动力学行为进行了耦合分析,在考虑活塞二阶运动的基础上建立了活塞裙部润滑的数值模型。运用龙格-库塔方法求解二阶运动模型,并采用有限元方法求解裙部润滑的平均雷诺方程。分析了裙部不同型线、活塞销不同偏置的油膜厚度、油膜压力和活塞摆角等二阶运动状况。在润滑油不同粘度以及是否考虑粘压特性条件下,对油膜摩擦力和摩擦功率进行了对比。结果表明,裙部采用中凸椭圆型线,活塞销向主推力侧偏置,可减小二阶运动,改善润滑状态,润滑油粘度对裙部摩擦损失有较大的影响,而粘压特性则对裙部润滑的影响较小。     

内燃机活塞运动历程的计算和分析

摘要本文从流体动力润滑的雷诺方程出发,求解作用在活塞裙部的油膜力和力矩.把油膜力和力矩的表达式与活塞裙部的侧向运动方程构成求解活塞运动历程的方程组,给出了可供实用的求解方法,并进行了实例计算.计算结果表明,活塞裙部参数对其润滑特性有明显影响.     

多缸内燃机缸体瞬态动力分析

建立了某4缸内燃机缸体的有限元模型，运用完全矩阵法进行了缸体的模态分析及瞬态动力分析。分析中考虑了缸套所受的缸套-活塞间的润滑油膜力、曲轴主轴承处所受的油膜动压作用、燃烧室内气体压力的作用以及缸盖对缸体的作用力。缸套活塞间的油膜力通过求解平均雷诺方程得到。曲轴主轴承处所受的油膜力由主轴承油膜润滑与活塞-连杆-曲轴系统动力学的耦合分析得到。瞬态动力学分析表明：该型号的内燃机在工作过程中，缸体的受迫振动主要是弯曲振动及沿缸套轴向的伸缩振动。缸体的振动会对缸套-活塞间的油膜润滑产生很大影响。     

活塞销与活塞销孔配合的工作可靠性分析

1 前言 活塞工作时在顶面上承受着很大的气压力,在D=100毫米这样不大的气缸尺寸下,其压力也可达到5～10吨。它们全部经过活塞销座1传给活塞销2,再传到连杆小头3(图1)。因而,活塞销与活塞销座要有足够的强度,足够的承压面积和耐磨性。这里活塞销的刚度起着决定性作用;如果销刚度不足,则引起负荷分布不均匀,强度和耐磨性将受到损害,直接影响活塞销与销孔配合的工作可靠性。     

某船用低速柴油机曲柄销轴承弹性流体动力润滑分析

基于EXCITE Power Unit软件,采用弹性流体动力润滑(EHD)的方法建立了某船用低速柴油机曲柄销轴承的仿真模型,使用有限元法和有限差分法对曲柄销轴承润滑性能进行了仿真,研究额定工况下曲柄销轴承油膜压力、油膜厚度、轴承比压、摩擦功耗等性能参数随曲轴转角的变化情况,为曲柄销轴承的设计选型提供理论依据。     

内燃机主轴承热弹性流体动力润滑研究

建立了内燃机主轴承热弹性流体动力润滑计算的数学模型和有限元模型.依此模型,对某4缸柴油机的5个主轴承进行了计算,分别算出其在一个工作周期内的最大油膜压力、最小油膜厚度、最高油膜温度、摩擦功耗和轴心轨迹.计算结果表明:3号主轴承所受到的载荷峰值最小,一个工作周期内的平均载荷最大,平均油膜厚度最小,油膜温度最高,平均油膜压力和摩擦功耗最大.3号主轴承的润滑状况不佳,应对其进行优化设计.     

连杆小头—活塞销接触的三维有限元素法计算

由于连杆孔—活塞销接触边界及载荷分布形式的不易确定,给连杆的有限元计算带来了困难。通常平面问题处理法假设的余弦或均布载荷常与实际不符,而平面接触解法则把销—活塞销孔与销—连杆孔接触的空间问题简化到了一个平面内,唯有三维接触解法才是最合理的。应用广泛的“SAP5”程序没有求解一般接触问题的自然功能。本文介绍了作者应用该程序求解柴油机连杆—活塞销三维接触问题的处理法,为三维未定边界接触问题的求解提出了一种行之有效的途径,并扩大了SAP5程序的应用范围。应用这种做法对E390柴油机连杆—活塞销三维接触作了计算。对销—孔接触的实际状态,接触边界、接触力等问题进行了研究。与运用“平面弹性接触有限元程序”计算的结果比较,两者接触状态相近。采用平面接触模型时在销直接作用区应力计算有较大误差。     

基于正交试验和神经网络的轴系主轴承润滑特性优化

选取影响发动机轴系主轴承润滑特性的13个主要参数,每个参数取3个不同的值,按照正交试验的要求共得到27组不同的组合,运用仿真计算的方法得到此27种组合下的最小油膜厚度、最大油膜压力和摩擦损失功率.采用极差分析的方法确定了影响最小油膜厚度、最大油膜压力和摩擦损失功率因素的主次关系,利用BP神经网络理论建立了轴系主轴承润滑特性的神经网络模型并进行了训练和验证,然后利用该模型对影响润滑特性的主要参数进行了优化.结果表明,运用正交试验和神经网络相结合的方法进行轴系主轴承润滑特性的优化设计,减少了工作量并能得到满足精度要求的结果,对主轴承的优化设计有一定的指导意义.     

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.