基于试验和模拟的连杆大头轴承润滑特性分析

发布时间：2017-09-21 18:45

  本文关键词：基于试验和模拟的连杆大头轴承润滑特性分析

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【摘要】：曲柄销-连杆大头轴承是内燃机主要摩擦副之一,起到连接曲轴与连杆,传递动力的作用。其位置重要,负荷繁重,结构尺寸受到严格限制,工作条件比较恶劣,其润滑状态直接影响到摩擦副的可靠性和寿命。近年来,随着内燃机制造技术的迅速发展,内燃机的强化指标日益提高,特别是缸内爆发压力和柴油机转速等不断提高,势必加剧了曲轴轴承上所受到的负荷,使其润滑状态变差。为了满足内燃机高速发展的要求,通过试验和仿真的方法来设计曲柄销-连杆大头轴承,并进一步考核其润滑状态已是当务之急。 由于在发动机中曲柄销-连杆大头轴承的润滑参数难以测量,模拟计算的方法可以得到详细的参数,但其准确性需要验证。本文先用摩擦副试验台对润滑模型进行标定,然后用数值模拟的方法对润滑规律进行研究,利用正交试验设计和极差分析的方法对某型柴油机的连杆大头轴承进行优化设计,进而形成一套研究摩擦副的方法。 首先搭建了摩擦副试验台,对原有的试验条件进行改进,设计了一套切实可行的操作流程,对某一机型的曲柄销-连杆大头轴承进行试验,通过编程和小波去噪处理试验数据并绘图分析,形成针对这一试验台的试验方法。并对试验中出现的拉瓦事故进行了分析,找到事故原因和处理方法。 对试验台进行模拟分析,绘制摩擦副的试验台三维模型和有限元模型,在AVL Excite PowerUnit中进行动力学分析,用试验的数据对其进行标定,通过比对轴心轨迹和摩擦力矩确定使用EHD2润滑模型。设计多工况,分析不同转速和载荷下的润滑性能,用模拟计算完成试验台没有做到的工况,以便综合分析。 采用正交试验的方法对某型柴油机的曲拐和连杆的原机模型进行动力学仿真分析,影响因素包括爆发压力、转速、机油型号、机油温度、机油压力、轴瓦粗糙度、轴颈粗糙度、初始轴承间隙、轴颈油孔位置、油孔直径等,考核了最大油膜压力、最小油膜厚度、摩擦功,找到了影响润滑性能主因素,并对主因素进行重点分析,得到最优方案。 通过本文的研究,得到摩擦副试验台设计试验和处理数据方法,并用试验与仿真相结合的方法标定润滑模型,正交分析的方法对连杆大头轴承进行模拟计算分析,得到摩擦副优化设计研究的最佳方法。通过分析各种因素对轴承润滑性能的影响,得到有益的结论,为新型发动机的研发设计提供了重要参考。
【关键词】：曲柄销-连杆大头轴承 弹性液动润滑 摩擦副试验台 模拟计算 正交分析
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TK403;TH117.2
【目录】：

• 目录4-7
• 摘要7-9
• ABSTRACT9-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 引言11-12
• 1.2 国内外研究状况12-15
• 1.2.1 润滑理论的发展12-13
• 1.2.2 轴承试验技术的发展13-14
• 1.2.3 轴承润滑的研究成果14-15
• 1.3 本文的主要工作15-17
• 第二章 轴承试验台17-35
• 2.1 结构与操作17-25
• 2.1.1 试验台结构17-22
• 2.1.2 操作规程22-25
• 2.2 摩擦副试验25-30
• 2.2.1 试验准备25-26
• 2.2.2 试验过程26
• 2.2.3 数据分析26-30
• 2.3 拉瓦故障30-33
• 2.3.1 几种常见的拉瓦事故30-31
• 2.3.2 一次严重的拉瓦事故31-33
• 2.4 本章小结33-35
• 第三章 计算模型验证35-51
• 3.1 构建模型35-40
• 3.1.1 三维建模35-36
• 3.1.2 有限元建模36-37
• 3.1.3 动力学模型建模37-39
• 3.1.4 边界条件设置39-40
• 3.2 润滑模型40-43
• 3.2.1 润滑模型的选择40-41
• 3.2.2 润滑结果比对41-43
• 3.3 润滑结果分析43-48
• 3.3.1 轴承力44
• 3.3.2 摩擦力矩44-45
• 3.3.3 最小油膜厚度45-46
• 3.3.4 油膜压力46
• 3.3.5 粗糙接触压力46-47
• 3.3.6 摩擦功率损失47-48
• 3.3.7 轴心轨迹48
• 3.4 本章小结48-51
• 第四章 连杆大头轴承润滑影响因素研究51-67
• 4.1 仿真模型51-52
• 4.1.1 连杆大头轴承基本参数51-52
• 4.2 仿真流程52-56
• 4.2.1 制图52-53
• 4.2.2 有限元建模53-54
• 4.2.3 动力学模型建模54-55
• 4.2.4 边界条件设置55-56
• 4.3 正交试验56-64
• 4.3.1 正交试验方案设计56-57
• 4.3.2 正交试验结果57-58
• 4.3.3 最大油膜压力结果分析58-60
• 4.3.4 最小油膜厚度结果分析60-62
• 4.3.5 摩擦损失功率结果分析62-64
• 4.4 正交分析得到优化设计方案64-66
• 4.4.1 极差分析64
• 4.4.2 优化方案64-66
• 4.5 本章小结66-67
• 第五章 总结与展望67-71
• 5.1 总结67-68
• 5.2 不足及展望68-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-76
• 攻读硕士期间发表的论文76-77
• 学位论文评阅及答辩情况表77

【参考文献】

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本文编号：896264