内燃机主轴承耦合动力学的润滑分析.pdf

合动力学的主轴承润滑分析建模的步骤:首先结合虯建立曲轴的摘要内燃机是一个复杂的摩擦学系统,其中曲轴一轴承系统的润滑特性对内燃机的动力性能具有很大的影响。由于内燃机的做功特点,曲轴正常工作时承受复杂的弯曲和扭转载荷,曲轴的运动也具有独特的动力学特性。曲轴的动力学运动和主轴承的润滑作用相互影响共同保障内燃机动力的稳定输出。目前,国内外学者针对内燃机摩擦系统的研究大多将轴系动力学和轴承润滑单独进行分析,耦合分析的研究也没有完全考虑内燃机轴系的所有受力、多种影响因素的条件下的润滑计算等问题。本文在此基础上将曲轴轴系和轴承视为一个统一的系统,以型柴油机为例,建立型柴油机的虚拟样机模型,联合和治其在考虑曲轴动力学作用下的一个正常工作周期内各个主轴承的润滑特性。本文的主要研究内容如下:首先,通过对流体润滑基本理论的概述和内燃机主轴承润滑研究发展的介绍认识到现阶段内燃机曲轴轴承综合研究中存在的不足和问题。明确了本文的研究内容:分析耦合动力学的主轴承润滑特性的理论基础,以型柴油机为例进行一个工作周期内的润滑仿真分析。然后,从理论上逐一分析了结合曲轴动力学的内燃机主轴承润滑性能分析的可行性。根据雷诺方程的一般形式推导出了考虑轴颈挠曲变形的向心滑动轴承润滑瞬态分析的雷诺方程以及油膜反力、油膜反力矩、摩擦阻力和润滑油流量的数值积分计算公式,介绍了考虑轴颈挠曲变形的向心滑动轴承雷诺方程数值计算的步骤和方法,并基于此开发了的向心滑动轴承瞬时状态润滑分析软件。其次,提出了结合曲轴动力学的内燃机主轴承润滑性能分析基本模型:在写唇谌蓟嶂嵯档娜嵝蕴逍槟庋赟写唇ㄖ髦岢润滑分析模块并组装“内燃机轴系一轴承’’反馈控制系统,通过疌模块实现对虚拟样机的实时反馈开环控制。对柔性体曲轴的主要受力分别进行分析,并总结推导了不同受力的求解公式。最后,根据以上理论基础以柴油机为研究对象,详细的介绍了内燃机耦柔性体模型,继而对曲轴模型各个受力部位施加外部载荷,通过疌建立曲轴运动分析模块,在中组建“】刂葡低场摘要
对柴油机主轴承润滑性能进行仿真,并对仿真结果进行分析,这证明了联合和治瞿谌蓟詈隙ρУ闹岢腥蠡匦苑椒ǖ睦砺鄣目尚关键词主轴承;耦合柔性体动力学;润滑特性性。ù笱妒宦畚
琫.,..甀—,疭摘要琺瑃,,瑂.——.甌’.,,
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第滦髀课题的背景、目的和意义内燃机是当今世界最重要的动力机械之一,它为人类文明的进步和发展提供了巨大的动力。作为一个复杂的摩擦系统,内燃机的摩擦损耗是制约机械效率提高的一个重要因素。据资料【砍疲捣⒍幕敌试嘉%,⒍挠行ё饔霉β饰H剂先攘康プ笥摇8萑攘ρУ诙律知发动机的热效率已基本达到极限值,而在机械损耗中的摩擦损耗主要集中在活塞汽缸系统、轴承系统和燃料配气系统三个方面,其中轴承的摩擦损耗约占机械损耗的%缤.,有效解决内燃机摩擦损耗问题将是内燃机发展的一个巨大飞跃。在内燃机零部件中,,也是主要运动件,作为一个结构复杂的弹性连续体,是发动机中载荷最大、价格最高的零件之一,被喻为发动机的脊梁骨,它性能的优劣直接影响到发动机工作的可靠性和稳定性。目前国内内燃机厂家的轴系设计大部分是在国外设计的基础上修改或者直接引进国外的生产线,对整个轴系的相关参数分析计算很少系统的进行。随着科技的进步和使用要求的不断提高,设计方法和设计手段也不断改善,国内原先以经验、试凑、静态为典型特征的传统设计方法已经基本淘汰,而单纯引进国外生产线也不现实,取而代之的是以计算机为基本工具,以数值仿真分析为主要手段的现代设计理论制动力图车用内燃机能量分布及机械损耗分布图排出却系内燃机能量分布图内燃机机械损耗分布图%
国内外研究现状及发展概况和方法的应用。在发动机工作过程中,曲轴受到旋转质量的离心力,周期性变化的气体爆发压力和往复惯性力以及它们的弯扭矩的共同作用,使曲轴承受较为复杂的弯曲与扭转载荷。为了保证工作的可靠性,内燃机设计要求曲轴应具有较高的强度、刚度及良好的动静态特性,与之对应的研究工作有轴系的模态分析、振动分析和动力学分析。在这种复杂受力情况下,轴系的振动、动力响应、轴承润滑相互作用,主轴承的润滑状态直接关系到内燃机输出功率的大小。但是长期以来,,其摩擦学性能和动力学行为的分析是在各自独立的领域里分别进行的。、动力学、刚度和强度耦合研究,提高曲轴一轴承系统理论分析的准确性,具有重要的理论意义和现实的应用价值。多体动力学和有限元法的发展使得较精确地分析曲轴动力学响应问题成为可能,,随着环保和经济对内燃机性