基于微凸体接触理论的内燃机滑动轴承热弹性流体润滑研究

基于GREENWOOD和TRIPP微凸体接触理论,计入温度、弹性变形等影响因素,建立内燃机主轴承的数学模型和实体模型,计算研究其润滑性能与表面粗糙度之间的关系。结果表明,计入表面粗糙度后,由于微凸体接触力相对较小,油膜压力略有增加,油膜温度变化不大,摩擦功没有显著的增加;粗糙表面增大粗糙接触压力,造成轴颈不对中倾斜程度加剧;随着表面粗糙度的增加,油膜压力降低,厚度增加,峰值粗糙接触压力增大。

基于动态子结构的主轴承热弹性流体润滑研究

研究基于动态子结构缩聚的轴承热弹性流体动力学(TEHD)基本理论和求解方法;建立某V型8缸内燃机主轴承的TEHD仿真模型,分别计算得到各主轴承在最大载荷工况下的油膜压力、油膜厚度、摩擦功耗、轴心轨迹和油膜温度等润滑特性;针对润滑状况较差的第3主轴承,进行TEHD、EHD(弹性流体动力学)和HD(流体动力学)不同仿真求解方法的对比研究。研究结果表明,该内燃机的第3主轴承最小油膜厚度和最大油膜压力等润滑性能最差,需要进行相应的改进设计;TEHD求解中计及了润滑油和轴瓦热效应的影响,能获得更高的轴承润滑特性计算精度。

船舶柴油机主轴承热弹性流体动力混合润滑分析

基于质量守恒边界条件的广义Reynolds方程和Greenwood/Tripp接触理论,计入温度、压力对润滑油黏度、密度和轴瓦变形的影响,对船用柴油机主轴承的混合润滑进行了数值分析.其中Reynolds方程用有限体积法求解,油膜能量方程、轴瓦热传导方程和轴颈温度方程等用有限差分法求解,轴瓦变形用有限元法求解.结果表明:周期内发生混合润滑的时刻较为普遍,微凸峰接触影响不可忽略;端泄能量散失占到总能量散失的80%,油膜出口温度作为监控轴承润滑的重要参数比较适宜;引入填充比,结合轴颈中心轨迹和油膜压力梯度变化,能够更加准确地预测轴承的穴蚀发生;8个轴承基本满足设计要求,但4#轴承、7#轴承需要进一步优化.

内燃机主轴承热弹性流体动力润滑研究

建立了内燃机主轴承热弹性流体动力润滑计算的数学模型和有限元模型。依此模型,对某4缸柴油机的5个主轴承进行了计算,分别算出其在一个工作周期内的最大油膜压力、最小油膜厚度、最高油膜温度、摩擦功耗和轴心轨迹。计算结果表明:3号主轴承所受到的载荷峰值最小,一个工作周期内的平均载荷最大,平均油膜厚度最小,油膜温度最高,平均油膜压力和摩擦功耗最大。3号主轴承的润滑状况不佳,应对其进行优化设计。

轴颈倾斜的径向轴承热弹性流体动力润滑分析

通过联立求解质量守恒的广义Reynolds方程、能量方程、固体热传导方程和固体变形方程,建立了轴颈倾斜的径向轴承三维热弹性流体动力润滑(TEHD)模型.在此基础上,深入研究了轴颈倾斜径向轴承的TEHD性能.结果表明,弹性变形和热变形都对轴颈倾斜径向轴承的性能具有显著影响.当只考虑弹性变形时,油膜厚度变化曲线出现了局部"凸"的形状,且最大油膜压力减小;当只考虑热变形时,油膜厚度变化曲线出现了局部"凹"的形状,且最小油膜厚度增大,但热变形对最大油膜压力的影响不大;当同时考虑弹性变形和热变形(即完整的TEHD模型)时,轴颈倾斜径向轴承的所有性能参数都发生了明显的变化,因此,对于重载高速的操作工况,有必要建立轴颈倾斜径向轴承的TEHD模型.

基于机体与曲轴耦合下的船舶柴油机主轴承热弹性流体动力混合润滑特性

运用CMS模态综合法建立柔性曲轴和柔性整机体模型,基于Greenwood/Tripp微凸峰接触理论和质量守恒边界条件的广义Reynolds方程,建立了二者耦合下的船用柴油机主轴承的热弹性流体动力混合润滑模型,并经试验间接验证。同时计算表明:周期内发生混合润滑为常态,完全液动润滑为瞬态;只有空穴、轴颈向心/离心运动、油膜压力突变同时存在时空穴才极有可能发生;因端泄能量散失占总能量散失的80%多,油膜出口温度可作为监控轴承润滑的重要参数;8个轴承基本满足润滑设计要求,但有2个轴承工况相对较差,亟须优化。

非道路两缸柴油机轴承热弹性流体动力润滑特性研究

基于热弹性流体动力润滑理论和多体动力学理论,针对自主研发的非道路2D25卧式两缸柴油机,采用AVL Excite Power Unit软件建立曲轴轴承的多体动力学模型,探讨柔性整机体模型下轴瓦与轴承座的弹性变形、润滑油的黏温及黏压特性、轴瓦及轴颈的表面粗糙度及热效应等因素,建立轴承的润滑模型并计算不同工况下各轴承的载荷、油膜厚度、油膜压力和摩擦功耗。研究结果表明:随着转速的升高,主轴承的总摩擦功耗增加,轴瓦的热负荷增大;高转速下,第一主轴承(MB1)和第三主轴承(MB3)存在轴颈倾斜不对中,出现偏磨现象,导致第二缸爆发时主轴颈振动加剧;连杆轴承油膜压力分布均匀性较好,轴瓦热负荷低,在高转速下润滑效果更佳。

准系统数值解法在混合热弹性流体动压润滑中的运用

论文使用统一的点接触热弹流模型,研究准系统数值解法求解混合热弹性流体动力润滑完全数值解,使用离散卷积快速傅里叶变换求解弹性变形以及表面温升。分析了粗糙面接触下混合润滑的状态下油膜润滑和接触同时存在情况的热解,润滑状态从全膜润滑到混合润滑渐变过程中温度、膜厚、压力的变化状态,以及不同机械加工表面下模型的润滑状态模拟效果。结果显示该模型可得到良好的收敛解,能有效的模拟润滑状态渐变过程,对工程应用具有较强的实际意义。

超大滑滚比热弹性流体动力润滑

求出了润滑副两表面反向运动 ,即滑滚比大于 2直至无限大的线接触热弹性流体动力润滑问题的完全数值解 ,揭示出这种润滑膜的几个特点 ,如表面的凹陷 ,随滑滚比的增加第二压力峰并入且逐渐增高压力主峰等 ,并讨论了温度

内燃机排气凸轮/挺柱机构的瞬态热弹性流体动力润滑研究

在对内燃机排气凸轮/挺柱机构进行运动学和动力学分析的基础上,采用多重网格法和多重网格积分技术对该摩擦副进行了热弹性流体动力润滑研究。结果表明:凸轮的一个旋转周期内的不同瞬时摩擦副的润滑状况存在显著的差别,压力、膜厚等相关参数都表现出剧烈的变化;最小膜厚和最高接触压力出现在凸轮挑尖处;卷吸速度为零的2个工作点之间是凸轮-挺柱润滑的危险区;摩擦造成的润滑油温升超过40℃。

基于质量守恒边界条件和微凸峰接触的动载轴承热弹性流体动力润滑特性

基于质量守恒边界条件和Greenwood/Tripp微凸峰接触理论,建立动载滑动轴承的热弹性流体动力混合润滑模型,该润滑模型能够同时预测油膜、空穴、接触的共生现象。计算结果表明,计入温度影响后,轴瓦变形增加,微凸峰接触加重,最小油膜厚度降低,摩擦功耗增大;润滑油和轴瓦温度瞬时、局部增高明显,尤其在轴承端面。计入温度影响后,润滑油进/出口流量增加,表明轴承对温度具有一定的自适性。研究结果表明,在关键动载轴承的设计中基于质量守恒条件,同时计入接触和温度影响,是非常重要的。

基于热弹性流体动力润滑理论的内燃机主轴承油槽设计

建立了内燃机(ICE)主轴承热弹性流体动力润滑模型。预开设不同的油槽,计算研究了主轴承油槽的宽度、开设角度和位置对主轴承润滑性能的影响。结果表明,油槽的宽度对主轴承润滑性能有较大的影响,使主轴承处于最佳流体动力润滑状态的最佳油槽宽度只存在于一个较小的范围内,大约在(0.03～0.15)B(B为轴承宽度)之间;油槽开设的角度和位置同样影响主轴承的润滑性能;主轴承适合开设周向油槽,且油槽的角度取0°～90°或270°～90°时主轴承润滑性能较好。

弹性流体动力润滑中的粘度楔理论

经典的弹性流体动力润滑 (弹流 )理论体系已经较完善的建立 .然而在实验和理论研究中 ,一些同经典的弹流理论相悖的现象被证实 ,使非经典弹流粘度楔理论的建立成为必然 .介绍了粘度楔理论建立的学术背景 ,综述了国内外相关机构的研究成果 。

考虑热弹性效应的内燃机曲轴主轴承润滑性能研究

建立某V型8缸内燃机曲轴主轴承的热弹性流体动力学(TEHD)仿真模型,并对各主轴承润滑状况进行分析。针对润滑状况较差的第3主轴承,分析油槽开设方案、相对间隙、轴承宽度和润滑油特性对其润滑状况的影响。结果表明,随着相对间隙的增大,主轴承最小油膜厚度先增大后减小,当间隙过小时,摩擦功耗较大,润滑油温度较高,油膜厚度小;当间隙过大时,泄漏的润滑油较多,油膜厚度减小,且冲击振动大。主轴承的宽径比要适当,轴承宽度过小,油膜厚度偏小,承载能力过低;轴承宽度过大,润滑面积增大,润滑油流量相对减小,摩擦产生热量增加。研究表明,该主轴承适宜在上瓦开设油槽,轴承间隙选为25μm,宽度选为30 mm较好。

高功率密度柴油机主轴承热弹流混合润滑分析

基于包含润滑油填充率的Reynolds方程和Greenwood-Tripp微凸峰接触理论,采用质量守恒边界条件,通过使用有限差分法和有限元法联立求解热弹性流体润滑的各控制方程,以某高功率密度柴油机的主轴承为例进行热弹性流体混合润滑研究.通过分析功率密度升高对轴承性能的影响机理,确定需改进的结构参数,考察了油孔位置、椭圆形油孔、轴瓦表面粗糙度和润滑油油品对轴承润滑性能的影响,最终通过合理匹配结构参数使得轴承最小油膜厚度增加了45.04%,,峰值粗糙接触压力减小了76.85%,,平均粗糙摩擦损失功率减小了76.62%,.得到结论:最大剪切率是评价轴承润滑性能的重要指标,表面粗糙度对油膜振荡有遏制作用,油孔对轴承润滑性能具有很大的影响,以及合理匹配结构参数对轴承设计具有重要意义.

凸轮-挺柱热弹流润滑的挤压效应分析

在凸轮-挺柱热弹流润滑仿真平台上研究了挤压效应对润滑油膜厚度、接触应力、润滑油温度和摩擦因数的影响.通过对比瞬态热弹流(TTEHL)仿真结果和准稳态热弹流(QTEHL)仿真结果发现,挤压效应使得膜厚、接触应力、温度和摩擦因数在相位上滞后于准稳态仿真结果,在凸轮-挺柱的一个工作周期内,挤压效应仅仅在几个工况突变点对上述参数的大小有明显影响,尤其是在卷吸速度为0的两个位置,挤压效应对接触应力、油膜温度和摩擦因数影响最为显著.

偏心轮机构时变点接触热弹流润滑分析

数值模拟了偏心轮-挺杆副的热弹流润滑问题,给出了该问题的完全数值解.压力计算采用多重网格法,膜厚计算使用多重网格积分法,温度计算在两固体同向运动时采用单向逐列扫描,两固体反向运动时采用双向逐列扫描.分析了一个周期中8个典型瞬时的压力、膜厚和油膜中层温度变化情况.零卷吸工况下油膜曲线的凹陷现象验证了零卷吸速度的油膜存在压力和膜厚分布.讨论了不同椭圆比对润滑的影响,大椭圆比的点接触数值结果与线接触数值结果差别较大.

径向可倾瓦轴承的热弹流润滑分析

用Newton-Raphson法一次性求出了所有瓦块的压力分布和轴心的位置,用步进扫描法对轴承进行了三维温度场分析,用20节点有限元法构造了瓦块的压力变形矩阵和热变形矩阵。

润滑油密度与黏度关系的进一步探讨及定量广义牛顿热弹流数值分析

基于"同一油品相同的密度对应相同的黏度"这一假说,本文作者将最近提出的在等温条件下由密度求黏度的计算公式推广到热条件之下并进行了进一步的理论探讨.通过引入广义黏度,把润滑油的Eyring流动处理为广义牛顿流动,进而对由squalane油润滑的点接触副在不同赫兹接触压力和卷吸速度下,在滑滚比宽广的变化范围内开展了定量的热弹流数值仿真.仿真得到的摩擦系数与试验结果良好的吻合程度不但证实了作者的由密度求黏度公式在热条件下仍然准确,同时也证实了所用的密度与黏度关系假说的合理性.在比较新黏度公式与Barus、Roelands和Doolittle黏度公式所得数值仿真结果时,提出了一种不需要黏温系数而得到热条件下润滑油黏度值的算法,并用之得到了合理的广义牛顿热弹流解.

变卷吸速度的点接触热弹流润滑分析

非稳态热弹流润滑一直是研究的热点和难点,针对变卷吸速度的点接触热弹性流体动力润滑问题,利用多重网格积分法,得到变卷吸速度的点接触热弹性流体动力润滑完全数值解。结果表明:卷吸速度的变化会引起油膜压力、膜厚和温度的变化;当卷吸速度变化到一定值时,在接触区会产生油膜的凹陷;凹陷的产生可用“温度-粘度楔”机制解释。