基于流固耦合传热的活塞缸套摩擦性能仿真与实验研究

发布时间：2021-07-11 07:25

　　活塞缸套组件是往复式内燃机重要的零件之一,它的摩擦功耗是整个内燃机的重要来源之一,占到发动机总摩擦损失的一半以上。由于高温高压燃气作用及残留燃气对润滑油的污染使得活塞缸套摩擦副的工作环境极其恶劣,并且温度对活塞缸套热变形及润滑油膜厚度和粘度有很重要的影响,因此基于温度及其传热规律对活塞缸套组件摩擦润滑影响的研究有重要的意义。本文的研究对象是某型单缸柴油机,首先总结介绍了国内外活塞缸套摩擦润滑特性研究现状,其次介绍了摩擦润滑基本理论,探讨了摩擦润滑问题的数值计算方程;为了测得活塞缸套在倒拖实验工况下由摩擦产生的缸套温度水平进行了倒拖试验台的搭建,设计制作了恒温润滑油路系统来实现润滑油温度的控制;活塞缸套温度场通过T型焊点式热电偶测量,油底壳油温通过铠装T型热电偶测量。缸套热电偶安装沿轴向方向均匀布置周向方向分为两列,两列间夹角为90⁰;然后将采集系统接入实验系统进行数据采集及记录。在实验的基础上利用仿真计算软件进一步对该发动机活塞缸套组件进行摩擦润滑特性仿真分析。首先是建模过程,建模分为三维实体建模、网格划分处理、动力学模型建模,动力学模型建立过程需要对各个体单元及... 

【文章来源】：河北工业大学天津市 211工程院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

V8发动机2000r/min和5000r/min各摩擦副摩擦损失所占比例[3]

活塞缸套之间的传热根据其混合或边界润滑状态主要有微凸体接触的传热和油膜与固体表面间的传热，传热示意图如图所示：图2.4 活塞缸套接触表面传热示意图 = + = (1 ) = 是润滑接触表面间隙的总传热量， 是润滑油膜的传热量， 是微凸体接触间的传热量， 、 分别为润滑油和固体结构的导热系数， 为粗糙度接触比， 为平均油膜厚度， 为润滑油填充率。考虑到材料的导电性、热容、材料密度和热流频率对导热系数的影响，油膜对相邻结构的动态传热是极其不稳定的

3.1.1 发动机的拆卸改装及热电偶布置本实验过程只是测量活塞和缸套的摩擦产热温度，不考虑点火状态下燃气温度的影响，所以为了减低压缩冲程缸内压力需要将发动机缸盖拆除，如图3.1所示。发动机基本参数如表3.1所示。表3.2为电动机的基本参数。图3.1 发动机结构改装及机体固定

【参考文献】：
期刊论文
[1]缸套弹性变形对活塞二阶运动和裙部润滑特性的影响[J]. 阮登芳,高鑫,马克.  汽车工程. 2015(05)
[2]船舶柴油机主轴承热弹性流体动力混合润滑分析[J]. 魏立队,段树林,邢辉,吴伋,魏海军.  内燃机学报. 2013(02)
[3]考虑热变形的活塞组件结构对活塞二阶运动的影响分析[J]. 雷基林,申立中,程丁丁,毕玉华,陈建明.  内燃机工程. 2012(02)
[4]浅论实际设计工作中低扬程水泵的合理选型[J]. 张晓丹.  水利科技与经济. 2010(12)
[5]内燃机主轴承热弹性流体动力润滑研究[J]. 王刚志,郝延明,马维忍,李兆文.  内燃机工程. 2010(05)
[6]活塞二阶运动及活塞裙部摩擦的瞬态分析[J]. 张执南,张效翔,李响,谢友柏.  摩擦学学报. 2010(02)
[7]缸套-活塞系统润滑行为与动力学行为耦合分析[J]. 戴旭东,袁小阳,谢友柏.  摩擦学学报. 2003(06)
[8]以润滑油膜为动力耦合件的内燃机缸套-活塞系统中动力耦合方程的建立及求解方法[J]. 戴旭东,王义亮,谢友柏.  润滑与密封. 2001(05)
[9]联轴器孔与轴配合的选择[J]. 裴彩絮.  设备管理与维修. 2001(09)
[10]活塞环摩擦热对燃烧室部件耦合系统的传热影响模拟研究[J]. 白敏丽,沈胜强,陈家骅,张志千.  内燃机学报. 2001(02)

博士论文
[1]活塞组—气缸套传热润滑摩擦耦合机理研究[D]. 周龙.大连理工大学 2011



本文编号：3277627