连杆衬套的非牛顿性润滑性性能研究
发布时间:2017-03-18 06:02
本文关键词:连杆衬套的非牛顿性润滑性性能研究,由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】:连杆衬套作为内燃机中关键摩擦副之一,在内燃机运转中承受着交变的机械载荷和热应力,在使用过程中磨损非常严重。特别是目前内燃机的设计要求向着高转速、高比压的方向发展,这样连杆衬套的工作环境更加恶劣,因此开展对连杆衬套润滑特性的研究是非常有必要的。 本文首先从曲柄连杆运动学和动力学的角度出发,推导出连杆衬套所受的机械载荷。再应用动压润滑理论,选取修正的Carreau流变模型作为本文的仿真模型。为了计算的可行性采用等温线接触滑动轴承润滑模型来推导考虑润滑油非牛顿性后的雷诺方程。并且推导适用于本文中连杆衬套的油膜承载量、摩擦力、润滑油流量等计算公式。然后对推导出的雷诺方程进行量纲化,采用有限元差分法进行雷诺方程的数值求解,得到的线性方程采用超松弛迭代法进行迭代求解。使用matlab软件编制所需要的程序,然后以某型号柴油机为研究对象,对比考虑润滑油非牛顿性和采用经典雷诺方程的假设得出的计算结果进行对比分析,最后计算不同偏心率对连杆衬套润滑特性在考虑润滑油非牛顿后的影响。得出了在高转速的时候润滑油的非牛顿性对连杆衬套的润滑特性的影响是必须要考虑的。
【关键词】:连杆衬套 动压润滑 非牛顿模型 仿真
【学位授予单位】:中北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TH117.2;TK403
【目录】:
- 摘要4-5
- Abstract5-6
- 目录6-9
- 1 绪论9-18
- 1.1 课题来源及研究意义9-11
- 1.2 连杆衬套的概述11-14
- 1.2.1 连杆衬套的设计要求11
- 1.2.2 连杆衬套材料的选用11-13
- 1.2.3 衬套的结构13-14
- 1.3 润滑油非牛顿性对润滑性能影响的研究14-17
- 1.3.1 活塞销轴承的研究现状14-15
- 1.3.2 连杆衬套润滑性能的影响因素研究15-17
- 1.4 本文的主要工作17-18
- 2 连杆衬套载荷的研究18-29
- 2.1 引言18
- 2.2 中心式曲柄连杆机构的运动分析18-22
- 2.2.1 活塞位移19-20
- 2.2.2 活塞速度20-21
- 2.2.3 活塞的加速度21
- 2.2.4 连杆的角位移、角速度和角加速度21-22
- 2.3 曲柄连杆所受作用力22-24
- 2.3.1 气体作用力23
- 2.3.2 往复惯性力23-24
- 2.4 总载荷和载荷角的计算24-25
- 2.5 载荷的计算25-28
- 2.6 本章小结28-29
- 3 连杆衬套流体润滑理论29-46
- 3.1 连杆衬套的润滑状态29-30
- 3.2 连杆衬套动压润滑膜的形成机理30
- 3.3 动压润滑原理30-31
- 3.4 非牛顿性流变模型以及考虑非牛顿性后的雷诺方程推导31-39
- 3.4.1 非牛顿流变模型31-35
- 3.4.2 雷诺方程的推导35-39
- 3.5 油膜压力边界条件的确定39-41
- 3.5.1 Reynolds边界条件39
- 3.5.2 Somerfeld边界条件39-40
- 3.5.3 半Sommerfeld边界条件40
- 3.5.4 JFO边界条件40-41
- 3.6 粘度方程的选择41-42
- 3.7 润滑油油膜厚度42-43
- 3.8 其他方程43-44
- 3.9 计算所用润滑油44
- 3.10 本章总结44-46
- 4 连杆衬套考虑非牛顿性雷诺方程数值解法46-55
- 4.1 前言46
- 4.2 润滑计算的数值解法46-48
- 4.2.1 边界元法47
- 4.2.2 有限元法47
- 4.2.3 有限差分法47-48
- 4.3 连杆衬套考虑非牛顿性等温数值解48-52
- 4.3.1 雷诺方程的无量纲化48
- 4.3.2 求解域的离散化48-51
- 4.3.3 线性方程组的求解51-52
- 4.4 非牛顿流体模型求解52-53
- 4.5 本章小结53-55
- 5 连杆衬套考虑润滑油非牛顿性润滑性能结果分析55-65
- 5.1 曲柄转速的变化对连杆衬套外载荷的影响55-56
- 5.2 考虑润滑油非牛顿性后对连杆衬套的润滑特性的影响56-59
- 5.2.1 考虑润滑油非牛顿性对连杆衬套油膜压力的影响56-58
- 5.2.2 考虑润滑油非牛顿性对衬套润滑油膜厚的影响58-59
- 5.3 润滑油非牛顿性对油膜偏心率的影响59-60
- 5.4 考虑润滑油非牛顿后偏心率对润滑特性的影响60-64
- 5.4.1 考虑非牛顿性后偏心率对油膜压力的影响60-61
- 5.4.2 考虑润滑油非牛顿性后不同偏心率对油膜承载能力的影响61-62
- 5.4.3 考虑润滑油非牛顿性后对连杆衬套最小油膜厚度的影响62-63
- 5.4.4 考虑润滑油非牛顿性后不同偏心率对衬套端泄流量的影响63-64
- 5.5 本章内容总结64-65
- 6 总结与展望65-67
- 6.1 本文总结65
- 6.2 展望65-67
- 参考文献67-71
- 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果71-72
- 致谢72
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
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本文编号:254003
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