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内燃机主轴承弹性流体动力润滑研究

作　者: 李亚静
导　师: 毕玉华
学　校: 昆明理工大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 内燃机主轴承弹性流体动力润滑油膜厚度
分类号: TK421.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 62次
引　用: 2次
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内容摘要

现代内燃机对主轴承的设计提出了更高的要求。主轴承是内燃机的关键摩擦副,在内燃机工作过程中经受高温、高压和高转速的考验,润滑不良将导致轴承磨损增加,直接影响整机的工作性能。研究轴承的润滑情况,可以精确地预测轴承性能,计算最小的油膜厚度及其延续时间；有助于合理布置油孔、油槽位置,为实现轴承润滑的最佳设计提供依据。本文以高压共轨四缸柴油机为研究对象,对主轴承进行了弹性流体动力润滑分析。在系统分析了内燃机主轴承的弹性流体动力润滑(EHD)理论基础上,用AVLEXCITE软件建立整个内燃机主轴承润滑的有限元仿真模型,综合考虑到了内燃机轴瓦及轴承座的弹性变形,轴瓦、轴颈表面形貌,以及供油特性等边界条件对主轴承润滑性能的影响。研究了相对间隙、轴承宽度、油孔油槽尺寸及位置对主轴承润滑的影响,以及贫油条件下,主轴承的润滑状况。分析结果表明：该四缸柴油机主轴承润滑状况基本良好,设计比较合理,主轴承1、2、3、4、5的最小油膜厚度分别为1.54、1.91、1.60、1.56、1.01(单位μm),膜厚比均大于1。虽然第5主轴承的平均油膜压力并不是最大的,但其峰值油膜压力与其他4个主轴承相比明显较大,而且存在偏磨现象,润滑相对比较恶劣,需对其进行优化设计。综合以上研究,针对某四缸柴油机的第5个主轴承提出了合理的优化方案,方案采用增大主轴承的宽径比,修改轴瓦上油孔位置的方法,计算结果表明,该主轴承的峰值油膜压力降低到151.8MPa,油膜厚度增大到1.27μm,摩擦功耗也大幅降低。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-8
第一章绪论  8-16
  1.1 引言  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-14
    1.2.1 主轴承润滑分析方法  9-10
    1.2.2 研究现状  10-14
    1.2.3 研究趋势  14
  1.3 本课题研究的主要内容  14-16
第二章滑动轴承流体动力润滑理论  16-25
  2.1 动压形成原理  16-17
  2.2 滑动轴承流体动力润滑理论基本关系  17-24
    2.2.1 滑动轴承流体动力润滑的基本方程——雷诺方程  17-19
    2.2.2 润滑油膜压力边界条件  19-21
    2.2.3 润滑参数计算  21-24
      2.2.3.1 摩擦功耗的计算  21
      2.2.3.2 流量的计算  21-23
      2.2.3.3 等效温度的计算  23-24
  2.3 本章小结  24-25
第三章内燃机主轴承动力学分析  25-39
  3.1 内燃机主轴承负荷分析  25-28
  3.2 内燃机轴心轨迹的计算  28-36
    3.2.1 轴心轨迹对内燃机设计的意义  28-29
    3.2.2 求解轴心轨迹的基本思路  29-30
    3.2.3 Holland法求解轴心轨迹的推导  30-34
    3.2.4 Holland算法的改进  34-36
  3.3 柴油机轴心轨迹的计算研究  36-38
  3.4 本章小结  38-39
第四章内燃机主轴承弹性流体动力润滑  39-73
  4.1 弹性流体动力润滑数学模型  39-44
    4.1.1 油膜厚度表示  39-40
    4.1.2 扩展雷诺(Reynolds)方程  40-41
    4.1.3 模型求解  41-44
  4.2 AVL EXCITE软件介绍  44-45
  4.3 柴油机主轴承弹性流体动力润滑分析  45-60
    4.3.1 有限元模型的建立  46-47
    4.3.2 Excite Power Unit模型的建立  47-49
    4.3.3 主轴承润滑计算结果分析  49-60
      4.3.3.1 主轴承负荷  49-52
      4.3.3.2 转速变化对主轴承润滑的影响  52-56
      4.3.3.3 最大扭矩转速的主轴承润滑分析  56-60
  4.4 内燃机主轴承润滑影响因素的研究  60-71
    4.4.1 相对间隙对主轴承润滑的影响  60-63
    4.4.2 油槽对主轴承润滑的影响  63-66
    4.4.3 贫油对主轴承润滑的影响  66-69
    4.4.4 轴承宽径比对主轴承润滑的影响  69-71
  4.5 主轴承优化设计  71-72
  4.6 本章小结  72-73
第五章结论与展望  73-76
  5.1 全文工作总结  73-74
  5.2 展望  74-76
致谢  76-77
参考文献  77-81
附录A 攻读硕士学位期间参与项目及发表论文  81

内燃机主轴承弹性流体动力润滑研究

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