不同曲轴平衡率下柴油机主轴承润滑特性分析及变壁厚优化设计

基于弹性流体动压润滑及多体动力学理论,以某船用大功率柴油机主轴承为研究对象,考虑曲轴主轴承的弹性变形、表面粗糙度、供油特性等因素,建立主轴承的弹性液体动力学仿真分析模型;通过试验对该模型建立方法进行了验证。基于该模型,分析了曲轴平衡率对主轴承最小油膜厚度、最大油膜压力、轴心轨迹及滑油填充率等润滑特性参数的影响规律,并就主轴承边缘接触压力较大的现象进行了变壁厚设计优化。研究表明:曲轴平衡率从0增大到100%,主轴承最大油膜压力平均值减小60%,最小油膜厚度平均值增大5倍,轴心轨迹偏心率减小;通过变壁厚优化设计,主轴承最小油膜厚度最小值增大24%,最大粗糙接触压力减小40%,粗糙边缘承载较大的现象得到有效改善。     

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。     

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。     

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.     

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.     

高增压对柴油机主轴承工作性能的影响研究

运用有限元分析和基于虚拟样机的多体动力学计算方法,针对一款高增压强化的直列四缸柴油机,在标定工况下分析了曲轴主轴承的弹性流体动力润滑性能及瞬态结构动力响应。与中等增压状态下的柴油机主轴承进行对比,分析了高增压强化对主轴承工作性能的影响,探讨了提高曲轴单拐离心力平衡率对主轴承工作性能的改善作用。研究结果表明:柴油机强化升级后,各主轴承最小油膜厚度均减小,有些甚至超出许用值,其中第四、第五主轴承磨损较严重,其最大摩擦功耗分别增加了87%和133%;油膜压力主要激发主轴承沿气缸中心线方向的动力响应,高增压后各向动力响应幅值均增长;曲轴单拐离心力平衡率提高到50%后,主轴承润滑性能有所改善,结构动力响应也得到减弱。     

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.     

基于ADAMS—ENGINE的曲轴轴承润滑分析

针对主轴承,建立了含油膜润滑的曲柄连杆机构动力学模型,建立了曲轴主轴承的耦合模型,得到了曲轴轴心轨迹曲线,最小油膜厚度。同时分析了发动机转速、温度及轴承间隙对轴心轨迹和油膜最小厚度的影响。     

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。     

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.     

大功率船用柴油机主轴承典型工况润滑性能分析

以9G32型大功率船用柴油机主轴承为研究对象,分别对比分析了全负荷不同转速工况下和相同转速不同负荷率工况下的各主轴承负荷、最小油膜厚度、最大油膜压力,然后选择了其中的典型工况针对润滑性能最为恶劣的第7主轴承,对轴承负荷及润滑性能进行了详细分析。分析结果表明:在最低转速和全负荷工况下,在曲柄转角的一个特定范围内,受载最大的第7主轴承的最小油膜厚度会小于许用值;同时,大功率低中速船用柴油机主轴承在低间隙、薄油膜的恶劣工况下的时间远远大于普通的高速柴油机,这些因素是使大功率低中速柴油机主轴承易发生疲劳失效和使用寿命变短的主要原因。     

增压中冷柴油机主轴承润滑特性研究

基于弹性流体动力润滑理论,建立了4缸柴油机主轴承润滑仿真模型,研究了不同转速下内燃机轴瓦与轴承座的弹性变形、轴瓦与轴颈粗糙度对主轴承润滑特性的影响。研究结果表明:5个主轴承膜厚比均大于1,其中第5主轴承峰值油膜压力与其他4个主轴承相比明显偏大,而且存在偏磨现象,润滑相对恶劣;优化后第5主轴承峰值油膜压力平均降低了20%,最小油膜厚度平均增加了25%,摩擦功耗平均降低了43%。     

发动机曲轴主轴承液体动力学分析

以某直列四缸发动机为研究对象,采用AVL_EXCITE Designer软件计算分析曲轴主轴承的液体动力学特性。根据经验公式计算主轴承载荷,建立润滑仿真模型对曲轴主轴承进行动力学仿真及润滑计算。根据对最小油膜厚度和最大油膜压力的仿真结果分析,为轴承优化设计提供了依据。     

润滑理论在曲轴轴承设计中的应用

本文论述了曲轴轴承的油膜压力分布、油膜承载力、油膜最小厚度、轴承的摩擦损失与粘性耗散损失、以及轴承副的磨损等方面的流体动力润滑理论与弹性流体动力润滑理论的分析方法,还讨论了轴承副磨损因素的确定方法。应用示例的分析结果表明,这些计算方法能更好地表征曲轴轴承的工作状况。     

某型柴油机主轴承设计与润滑分析

本文根据某型柴油机主轴承的工作环境对其进行结构设计,并采用AVL EXCITE Designer软件,建立主轴承与主轴颈之间动力润滑的计算模型来仿真计算主轴承最大油膜压力和最小膜厚度的动态变化,总结出主轴承与主轴颈之间配合间隙对于轴承润滑影响规律。     

基于多体动力学和集总参数法的曲轴可靠性研究

在某新型船用12V型柴油机设计开发过程中,为研究缸心距、主轴颈直径和连杆轴颈直径对曲轴强度和弹性联接发电机轴系扭振特性的影响,基于多体动力学求解曲轴非线性油膜特性和摩擦损失,并通过集总参数法搭建轴系模型进行仿真分析。结果表明:柴油机的最小油膜厚度、摩擦功耗、最大合成振幅及扭振应力随轴颈直径的增加均有较为明显的改善,随缸心距的增加变化不太明显;最小油膜厚度和最大接触压力具有较为明显的负相关关系;连杆轴承最小油膜厚度均出现在点火时刻后10°左右,与缸内最高爆发压力出现时刻一致;弹性联接发电机的轴系可以明显降低曲轴的最大合成振幅及扭振应力。     

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。     

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。     

内燃机滑动轴承弹性液体动力学的模拟研究

通过对内燃机轴承弹性液体动力学计算,得出各工况下的轴承载荷,可了解不同间隙对轴承的性能影响,其中包括轴承压力、最小油膜厚度、摩擦功损失,以及相对应的机油流量等情况。     

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。