连杆小头衬套表面织构化润滑特性研究

发布时间：2017-08-25 16:06

  本文关键词：连杆小头衬套表面织构化润滑特性研究

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【摘要】：连杆小头衬套是活塞和连杆的重要连接部件,负担着连杆自身的惯性力和气缸爆发的压力。连杆小头衬套采用飞溅润滑,润滑环境十分恶劣,改善衬套的润滑性能对连杆衬套的研制和使用有着深远的意义。本文通过建立衬套的三维流体动力润滑模型,对衬套内润滑油的流动进行了CFD仿真分析,对比分析了矩形凹槽织构在三维流场内对衬套润滑性能的影响。同时在径向滑动轴承表面设计轴对称分布的矩形凹槽织构,基于雷诺方程建立其有限长径向滑动轴承动压润滑模型,研究织构参数对滑动轴承承载能力和摩擦阻力系数的影响。结果分析表明,分布有一定矩形凹槽织构数的衬套的油膜承载力得到较好的提升,油膜承载力随织构数目增加呈线性增大趋势,织构在衬套内分布的位置对油膜压力的影响较大,合理选用参数可以明显改善轴承润滑性能。润滑油在衬套内的周向流动受矩形凹槽数目影响较小,凹槽织构可以储存一定量的润滑油,减少衬套润滑油的端泄量,流量会随矩形凹槽织构的数目增加而减小。带矩形凹槽的全织构轴承相对光滑轴承具有更好的承载性能,但织构对摩擦阻力系数的降低影响微弱;随织构宽度的增大,承载力增加,但相应的摩擦阻力也会随之增大,存在最优织构宽度使轴承在较小的摩擦力下,获得更大的承载力。矩形凹槽的参数对衬套润滑性能具有重要的影响,合理选用参数可以明显改善衬套润滑性能,可作为连杆小头衬套结构设计,尤其是润滑结构设计的主要依据。
【关键词】：连杆衬套 CFD 微织构 润滑 凹槽
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK403
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1.绪论10-17
• 1.1 选题依据和背景情况10-12
• 1.2 论文研究目的和意义12
• 1.3 表面织构改善摩擦学性能的国内外研究现状12-16
• 1.3.1 加工方法与试验研究13-14
• 1.3.2 理论研究14-16
• 1.4 本文主要研究内容16-17
• 2.连杆小头衬套的工作特性17-29
• 2.1 连杆小头衬套的结构组成17-18
• 2.2 连杆小头衬套的润滑方式和润滑状态18-19
• 2.2.1 润滑方式18
• 2.2.2 润滑状态18-19
• 2.3 连杆小头衬套失效形式19-20
• 2.4 连杆小头的运动20-24
• 2.4.1 活塞位移21-22
• 2.4.2 活塞速度22-23
• 2.4.3 活塞运动的加速度23
• 2.4.4 连杆的运动公式23-24
• 2.5 受力分析24-26
• 2.5.1 气体作用力25
• 2.5.2 运动惯性力25-26
• 2.6 相关载荷的计算26-28
• 2.7 本章小结28-29
• 3.连杆小头衬套动压润滑理论29-42
• 3.1 衬套油膜压力形成原理29-31
• 3.1.1 动压形成原理29
• 3.1.2 阶梯形支承29-30
• 3.1.3 挤压效应30
• 3.1.4 连杆衬套动压油膜形成过程30-31
• 3.2 流体动压轴承润滑分析控制方程31-35
• 3.2.1 流体质点运动方程31-33
• 3.2.2 连续方程33-34
• 3.2.3 Navier—Stokes方程34-35
• 3.3 雷诺方程35-40
• 3.3.1 润滑特性计算35-36
• 3.3.2 边界条件选择36-37
• 3.3.3 雷诺方程求解方法37-40
• 3.4 CFD流体仿真基础40-41
• 3.5 本章小结41-42
• 4.矩形凹槽织构单元参数对二维流场动压润滑性能的影响42-50
• 4.1 小头衬套矩形凹槽织构几何模型42-43
• 4.2 油膜有限元模型的建立43-46
• 4.2.1 油膜几何模型的建立43
• 4.2.2 单元织构二维划分网格43-44
• 4.2.3 边界条件的设定44-45
• 4.2.4 求解器的设置45
• 4.2.5 设置求解参数45-46
• 4.3 仿真计算与分析46-49
• 4.3.1 矩形凹槽参数对润滑流场的影响46-48
• 4.3.2 矩形凹槽参数对油膜压力影响48-49
• 4.4 本章小结49-50
• 5.织构化连杆小头衬套润滑三维流场分析50-64
• 5.1 衬套润滑流域的几何建模与网格划分50-51
• 5.2 油膜网格质量检查与边界条件设定51-52
• 5.3 求解器设置52
• 5.4 计算结果分析52-56
• 5.4.1 油膜压力52-54
• 5.4.2 油膜周向速度54-55
• 5.4.3 流量分析55-56
• 5.5 基于雷诺方程的滑动轴承织构润滑56-62
• 5.5.1 滑动轴承几何模型56-57
• 5.5.2 雷诺方程57-58
• 5.5.3 油膜承载力与摩擦阻力58-59
• 5.5.4 数值计算与分析59-62
• 5.6 本章小结62-64
• 6.结论与展望64-66
• 6.1 总结64-65
• 6.2 展望65-66
• 参考文献66-70
• 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果70-71
• 致谢71-72

【参考文献】

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本文编号：737365