内燃机曲轴主轴承流体润滑性能研究

论文摘要

本文以某型四缸发动机为例,针对该型发动机曲轴第五主轴承发生烧瓦现象,对曲轴主轴承分别进行弹性流体动压润滑和热弹性流体动压润滑数值模拟。在计算得到曲轴主轴承润滑性能参数基础上,分析产生磨损的原因,并提出相应的改进方案。本文以Reynolds方程为基础,发展了一种曲轴主轴承弹性流体动压润滑数值分析模型。模型中考虑了轴承表面粗糙度、空穴现象、弹性变形以及润滑油粘压效应等影响因素。计算得到最小油膜厚度、最大液动油膜压力、最大粗糙接触压力、轴心轨迹等润滑性能参数。通过对计算结果的分析发现主轴承存在磨损,并进一步研究了引起磨损的原因,提出相应的改进方案。通过对所提出的两种改进方案分别进行弹性流体动压润滑分析,对比分析了这两种改进方案对改善轴承润滑性能的效果。表明通过加宽轴瓦宽度比加粗轴颈直径对改善轴承润滑性能效果要好,从而为主轴承优化设计提供参考依据。本文以弹性流体动压润滑数值分析模型为基础,结合能量方程,发展了一种曲轴主轴承热弹性流体动压润滑数值分析模型。模型中考虑了润滑油粘度沿油膜厚度方向上的变化以及温度对润滑粘度的影响。计算得到了各转速下的最小油膜厚度、最大液动油膜压力、最大粗糙接触压力、润滑油流量、润滑油温度分布等润滑性能特征参数,分析热效应对曲轴主轴承润滑性能的影响及其在工程实际应用中的意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 主要符号表
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 流体润滑理论的发展
• 1.3 内燃机滑动轴承流体润滑分析的研究现状
• 1.3.1 内燃机滑动轴承轴心轨迹的研究
• 1.3.2 内燃机滑动轴承油膜边界条件的研究
• 1.3.3 内燃机滑动轴承弹性流体动压润滑的研究
• 1.3.4 内燃机滑动轴承热弹性流体动压润滑的研究
• 1.4 课题来源及本论文主要内容
• 2 曲轴主轴承弹性流体润滑性能分析
• 2.1 引言
• 2.2 曲轴主轴承润滑油膜形成机理
• 2.2.1 流体润滑理论基本假设
• 2.2.2 流体润滑基本方程
• 2.2.3 流体润滑油膜形成机理
• 2.2.4 曲轴主轴承几何结构
• 2.2.5 曲轴主轴承流体润滑控制方程
• 2.3 曲轴主轴承弹性流体动压润滑模型
• 2.3.1 考虑表面粗糙度的影响
• 2.3.2 油膜厚度方程
• 2.3.4 润滑油粘度与压力的关系
• 2.3.5 主轴承受力分析
• 2.3.6 弹性体动力学方程
• 2.3.7 边界条件的确定
• 2.4 曲轴主轴承弹流润滑流程图与数值建模
• 2.4.1 曲轴主轴承弹流润滑计算流程图
• 2.4.2 曲轴主轴承弹流润滑数值建模
• 2.5 曲轴主轴承弹流润滑计算结果分析
• 2.5.1 问题起因
• 2.5.2 计算参数
• 2.5.3 计算结果分析
• 2.6 本章小结
• 3 曲轴主轴承改进设计
• 3.1 引言
• 3.2 轴颈加粗后主轴承润滑状况分析
• 3.2.1 最小油膜厚度分析
• 3.2.2 最大液动油膜压力分析
• 3.2.3 最大粗糙接触压力
• 3.3 轴瓦加宽后主轴承润滑状况分析
• 3.3.1 最小油膜厚度分析
• 3.3.2 最大液动油膜压力分析
• 3.3.3 最大粗糙接触压力分析
• 3.4 本章小结
• 4 曲轴主轴承热弹流润滑性能分析
• 4.1 引言
• 4.2 曲轴主轴承热弹流润滑模型
• 4.2.1 热弹性流体动压润滑控制方程
• 4.2.2 能量方程
• 4.2.3 润滑油粘度与温度的关系
• 4.3 曲轴主轴承热弹流润滑数值分析
• 4.3.1 最小油膜厚度分析
• 4.3.2 最大液动油膜压力分析
• 4.3.3 最大粗糙接触压力分析
• 4.3.4 润滑油流量分析
• 4.4 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献