U型连杆大头轴承润滑性能研究

发布时间：2017-10-17 10:01

  本文关键词：U型连杆大头轴承润滑性能研究

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【摘要】：内燃机节能减排已经成为了国家的战略需求,为此不断涌现出各种各样的节能减排技术路线,如缸内直喷、均质燃烧等。其中,内燃机轴承润滑作为影响其工作性能的重要因素,一直受到广泛的研究。并且,随着内燃机各项性能指标的不断提升,对各部件工作可靠性的要求也越来越高。因此,研究曲轴轴承润滑状况,对于增加其工作可靠性和耐久性以及整机节能减排都具有重要意义。本文以某一四缸柴油机为研究对象,计及轴承安装变形和斜油道供油等影响因素,研究U型连杆轴承和轴颈对主轴承和连杆轴承润滑性能的影响,并考察多种因素对润滑性能的影响。首先回顾了流体润滑理论的发展现状,从流体动压的发现到弹性流体理论的完善。给出求解轴承润滑所需要的含填充率的平均雷诺方程、油膜厚度方程、弹性变形方程等以及相应的边界条件,并对方程所包含的参数进行阐述。分析轴承油膜的形成和求解,为曲轴轴承润滑分析奠定理论基础。其次阐述了多体动力学理论,给出柔性多体动力学中的运动控制方程。考虑到结构的线性和非线性,需要对其进行体单元和连接单元的划分,并且为了提高计算效率,需要运用子结构法对体单元进行自由度缩减,得到相应的质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵。然后进行多体动力学和弹性流体动力润滑耦合EHD计算,对四缸柴油机进行仿真模型的搭建。采用柔性体和EHD轴承单元对U型连杆轴承和轴颈进行动力学和流体润滑耦合仿真计算。考虑轴瓦安装变形,轴颈不对中,轴瓦和轴颈的弹性变形、表面粗糙度和OSL (oil supply line,主轴颈油孔通过曲柄臂中的斜油道向连杆轴颈油孔供油)对润滑性能的影响。结果表明,U型连杆轴承和轴颈相比传统的轴承和轴颈来说更具有润滑优势,其连杆轴承峰值油膜压力,峰值粗糙接触压力降低,最小油膜厚度增大,机油泄漏量增大,改善了热负荷,从而达到了提升轴承润滑性能的目的。轴承润滑还受到转速、载荷、供油压力、油孔孔径和位置、轴瓦结构等因素的影响,为了优化轴承润滑性能,本文在U型连杆轴承的基础上,对比分析了不同的主轴承结构、连杆轴颈油孔位置和润滑油型号对轴承润滑性能的影响。对轴承润滑设计提供技术指导。
【关键词】：弹流润滑 多体动力学 U型连杆轴承和轴颈 OSL供油
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK403
【目录】：

• 摘要8-10
• Abstract10-12
• 第1章 绪论12-18
• 1.1 国内外研究现状12-16
• 1.1.1 轴承动压润滑理论研究概述12-14
• 1.1.2 考虑不同因素的轴承润滑计算研究概述14-16
• 1.1.3 U型连杆轴承和轴颈润滑计算研究概述16
• 1.2 本文的研究内容16-18
• 第2章 轴承润滑耦合计算理论基础18-33
• 2.1 弹性流体动力润滑理论基础18-26
• 2.1.1 滑动轴承润滑状态18-19
• 2.1.2 平均雷诺方程19-21
• 2.1.3 油膜厚度方程21
• 2.1.4 轴承表面弹性变形计算方程21-22
• 2.1.5 微凸体粗糙接触模型22-23
• 2.1.6 润滑油的粘压特性和粘温特性23-24
• 2.1.7 轴承的主要性能参数方程24-26
• 2.2 柔性多体动力学理论基础26-32
• 2.2.1 柔性体质点位移和速度表达方程26-27
• 2.2.2 牛顿动量方程和欧拉角动量方程27-29
• 2.2.3 有限元模态缩减29-30
• 2.2.4 柔性多体动力学与弹流润滑耦合计算30-32
• 2.3 本章小结32-33
• 第3章 动力学建模及结果分析33-54
• 3.1 引言33
• 3.2 动力学建模33-45
• 3.2.1 体单元模型搭建34-36
• 3.2.2 连接单元模型搭建36-38
• 3.2.3 考虑安装变形的轴瓦型线提取38-40
• 3.2.4 U型连杆轴承和轴颈润滑模型的等效建模40-43
• 3.2.5 边界条件的设置43-45
• 3.3 润滑性能结果对比分析45-53
• 3.3.1 轴颈油孔机油流量、压力随曲柄转角的变化规律45-47
• 3.3.2 轴颈油孔压力、流量对比分析47
• 3.3.3 峰值油膜压力对比分析47-49
• 3.3.4 峰值粗糙接触压力对比分析49-50
• 3.3.5 最小油膜厚度对比分析50
• 3.3.6 摩擦功率损失和机油端泄漏量对比分析50-53
• 3.4 本章小结53-54
• 第4章 不同因素对U型连杆轴承、轴颈润滑性能的影响分析54-62
• 4.1 润滑油型号对润滑性能的影响54-56
• 4.2 连杆轴颈油孔位置变化对润滑性能的影响56-58
• 4.3 轴瓦定位唇对润滑性能的影响58-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第5章 总结与展望62-64
• 5.1 总结62
• 5.2 展望62-64
• 参考文献64-68
• 致谢68-69
• 攻读硕士期间发表的论文69-70
• 学位论文评阅及答辩情况表70

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本文编号：1048190