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柴油机轴承弹性流体动力润滑特性研究

张建刚  
【摘要】:现代内燃机向高速和大功率方向发展的同时,也要求更小的重量和体积,更好的燃油经济性,较好地控制振动与噪声,以及较低的设计制造成本和适应市场需求的设计。发动机曲轴主轴承和连杆大头轴承所受的负荷比较大,而且在随时间做周期性变化,这将对其润滑性能产生极为不利的影响,因此,针对内燃机主轴承、连杆大头轴承的润滑研究对其工作可靠性、损坏原因及优化方案的设计具有举足轻重的作用。 本文介绍了内燃机曲轴轴承润滑分析方法,对滑动轴承流体动力润滑理论进行了系统阐述。运用AVL EXCITE软件建立了卧式双缸柴油机曲轴主轴承及连杆大头轴承弹性流体动力润滑计算模型,计算分析了不同转速工况下曲轴主轴承和连杆大头轴承载荷、最小油膜厚度、最大油膜压力、摩擦损失等。 对该两缸机曲轴主轴承,连杆大头轴承润滑特性影响因素进行计算分析,重点分析了曲轴平衡块布置方案对主轴承润滑特性的影响以及连杆大头轴承间隙、连杆大头轴瓦宽度和曲柄销油孔直径三个重要影响因素对连杆大头轴承润滑特性的影响。 结果表明:该双缸柴油机在各转速工况下各主轴承最小油膜厚度,最大油膜压力等重要参数均在限值以内,符合设计要求,但第二主轴承及连杆大头轴承2由于轴颈和轴瓦存在变形倾斜,需要做进一步优化;通过分析各影响因素对曲轴主轴承、连杆大头轴承润滑特性的影响,得出方案三为曲轴平衡块最佳布置方案;连杆大头轴承相对间隙、轴瓦宽度、曲柄销油孔直径的最佳组合方案为:0.06mm,29mm,8mm,其中,轴承相对间隙对连杆大头轴承各润滑参数影响最大;相比原方案,优化方案连杆大头轴承2最小油膜厚度值增加46.4%,最大油膜压力峰值增加0.55%,平均总摩擦功耗减小20.3%。


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