柴油机用曲轴止推滑动轴承结构设计与承载特性数值模拟

发布时间：2020-07-04 00:51

【摘要】：曲轴止推滑动轴承安装在发动机主轴承座上,用来平衡外部轴向力,起到轴向定位的作用。与其他内燃机相比,柴油发动机输出扭矩大,在工作过程中曲轴止推滑动轴承承受的轴向载荷大,尤其是在路况恶劣时,止推轴承润滑更困难,工作环境更加恶劣,承受的轴向力更大,而且温度更高。这对于传统的承载能力低、工作温度高的平面型止推滑动轴承来说是一个挑战。为提高柴油机用曲轴止推滑动轴承的承载特性、可靠性以满足在更加恶劣的工作环境下正常工作,本文基于流体动压润滑理论,使用单向热流-固耦合的方法,在考虑润滑油粘温特性的条件下,研究了斜-平面结构、双斜-平面结构以及双封油边斜-平面结构止推滑动轴承在不同结构不同工艺参数下的承载特性。具体工作如下:首先,因斜-平面结构曲轴止推滑动轴承与传统的斜-平面结构推力轴承相比,其尺寸小属于窄型推力轴承,因此传统斜-平面推力轴承的结论可能不适用于该结构,所以本文采用有限元分析方法,使用ANSYS软件,详细分析了轴瓦坡高比、斜面占长比、瓦块数、油膜厚度对斜-平面结构曲轴止推轴承承载特性的影响规律。因轴瓦尺寸小,宽度窄,所以又分析了不同瓦块数不同轴瓦坡高比的承载特性,并得出斜-平面结构设计的最优参数。其次,其它参数相同时,分析了斜面占长比、轴瓦坡高比对双斜-平面结构承载特性的影响规律,并对比了最优结构参数下双斜-平面结构与斜-平面结构的承载特性。最后,分析了双封油边斜平面结构宽度比对其承载特性影响规律,得到最优结构参数,并与斜-平面结构最优结构参数下承载特性做了对比。
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH133.3
【图文】：

止推滑动轴承

1.1 引言柴油机被广泛用于汽车、船舶、工程机械等多个行业，其作为动力设备在国民经济中占有非常重要的地位。由于柴油机效率高、动力大、结构紧凑、机动性强，且油耗低、使用寿命长、燃烧充分产生的有害气体少等优点，可以预测在未来相当长一段时间之内，柴油机仍将继续发展，柴油机也仍将是许多行业中起主导作用的动力设备。近年来，随着工程需求与技术的发展，对柴油机的使用性能提出了更高的要求，如噪声低、振动小、在复杂的路况下仍能够正常工作，在这种情况下，对曲轴止推滑动轴承而言，要求其在更加恶劣的工作环境中仍能够提供良好的润滑性能，进而保证柴油机正常工作。止推片又称止推滑动轴承，是内燃机中一个易损零件，安装在发动机主轴承坐上，用于减少曲轴轴向窜动，起到轴向定位的作用，对发动机工作的平稳性至关重要[1]。止推片种类多种多样，如翻边主轴瓦、止推片和止推环，如图 1.1 所示。

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图 1.2 滑动轴承润滑系统[2].1 柴油机用止推轴承常用结构图 1.2 滑动轴承系统详细的图解了止推轴承的工作方式，图中虚线表示轴瓦面，即平面止推轴承是曲轴止推滑动轴承最常用的形式，但是由于润滑油膜润滑油的变密度效应与挤压效应形成的，工作温度高，容易形成空穴，而且不高，一般用于单向轻载场合。实线部分表示斜-平面止推端面，主要是靠端状形成收敛楔形间隙，润滑油在一定的转速下形成动压润滑，以润滑油膜承镜板与止推轴承，进入完全流体润滑状态，此时的润滑油膜承载力与外力形衡。斜-平面止推轴承承载力比平面型止推轴承要高，摩擦系数小，性能优越-平面形止推轴承只是众多形式止推轴承当中的一种，常见的流体动压止推轴面固定瓦推力轴承、螺旋槽推力轴承、阶梯面推力轴承。.2 轴承材料的使用性能

【参考文献】