船用发动机重载工况下凸轮-滚轮-滚轮销耦合混合热弹流润滑分析

凸轮-滚轮-滚轮销是大功率船用发动机燃油喷射装置的核心部件,工作期间承受来自喷油器的瞬时燃油压力,工作条件极为苛刻,极易发生滚轮打滑和磨损失效现象。为了分析该摩擦副的性能,建立了船用发动机重载工况下凸轮-滚轮-滚轮销相互耦合的混合热弹流润滑模型,获得了该摩擦副在一个工作循环(即凸轮旋转一周,360°转角)的摩擦学结果。分析表明,来自喷油器的燃油压力会显著降低凸轮-滚轮-滚轮销摩擦副之间的油膜厚度,同时产生较为严重的微凸体接触,并且凸轮-滚轮-滚轮销之间的耦合效应是造成滚轮打滑的主要原因。凸轮-滚轮从动件单元中的摩擦损失以滚轮-滚轮销副为主,其在工作过程中会产生显著的摩擦温升。基于该模型,还研究了滚轮销修型对减摩和降磨的影响,发现型线改进后可以降低约7.2%的摩擦损失以及12.8%的磨损负载。此外,实验与仿真结果的对比表明模型是有效的并且预测结果也是合理的。