卧式柴油机主轴承润滑特性的影响因素分析.pdf

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1、第28卷第17期农业工程学报2012年9月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringVbl．28No．17Sep．201219卧式柴油机主轴承润滑特性的影响因素分析雷基林，申立中，毕玉华，贾德文，徐跃强(昆明理工大学交通工程学院云南省内燃机重点实验室，昆明650500)摘要：针对自主开发的2D25卧式柴油机，基于弹性流体动力润滑理论，采用AVLExcitePowerUnit软件建立了主轴承润滑仿真模型，在考虑内燃机轴瓦与轴承座的弹性变形、轴瓦与轴颈粗糙度的基础上，研究了轴承间隙、轴承宽度、进油口位置和油槽宽度对主轴承润

2、滑特性的影响。研究结果表明：在分析的4个结构参数中，轴承间隙和轴承宽度对主轴承润滑特性影响较大，是主要影响因素，进油口位置和油槽宽度对主轴承润滑特性的影响相对较小，是次要影响因素。随着轴承间隙的增加，轴承平均载荷、轴承平均弯矩、峰值油膜压力和平均机油流出量增加，最小油膜厚度和平均摩擦功耗降低。随着轴承宽度的增加，轴承平均载荷、轴承平均弯矩、峰值油膜压力和平均机油流出量减小，最小油膜厚度和平均摩擦功耗增加。进油口位置和油槽宽度对轴承润滑特性的影响不呈现明显的变化规律。关键词：柴油机，轴承，润滑，弹性流体动力润滑，正交分析doi：10．3969／j．issn．1002—6819．2012．1

3、7．003中图分类号：TK422文献标志码：A文章编号：1002—6819(2012)一17—0019—06雷基林，申立中，毕玉华，等．卧式柴油机主轴承润滑特性的影响因素分析[J]．农业工程学报，2012，28(17)：19--24。LeiJilin，ShenLizhong，BiYuhua，eta1．Analysisoninfluencefactorsofmainbearinglubficationcharacteristicsforhorizontaldieselengine[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEnginee

4、ring(TransactionsoftheCSAE)，2012．28(17)：19—24．(inChinesewithEnglishabs仃ac00引言主轴承是内燃机的关键摩擦副，在高温、高负荷及高转速下运行，其润滑性能直接影响内燃机的工作可靠性和经济性能。现代内燃机性能不断强化，导致主轴承承受来自气缸燃烧压力、旋转惯性力和往复惯性力等冲击载荷越来越高，这对主轴承的润滑特性提出了更高的要求I卜4J。主轴承润滑特性的研究主要有试验研究和仿真模拟研究。主轴承润滑特性试验研究较为困难，目前主要通过在真实发动机上或在专用测试设备上测量油膜厚度、油膜及轴承工作表面温度以及应力扭矩等参数进行分析和

5、研型孓引。近年来，随着计算能力的快速发展，主轴承润滑特性的仿真模拟研究发展迅速。从早期简单的静力学和动力学分析方法，发展到基于多体动力学及热弹性流体动力润滑理论，并考虑包括轴瓦在内的整机模型的弹性变形，轴瓦及轴颈的粗糙度，润滑油的黏温特性、黏收稿日期：2012—04—02修订日期：2012．08．26基金项目：云南省科技创新强省计划项目(2008AD007)：云南省应用基础研究基金资助项目(2009ZC036M)作者简介：雷基林(1977一)，男，四川广安人，博士，副教授，主要从事内燃机设计与结构优化。昆明昆明理工大学云南省内燃机重点实验室，650500。Email：蛾ilin@sma．

6、corn压特性的等多种因素的影响。如福特汽车公司SorabJ等[91试验研究了轴承表面形状和润滑油对轴承润滑的影响。德国FEV公司RebbertM等¨0j考虑了内燃机系统动力学和轴承的相互作用以及部件的变形和油膜的流体动力学，开发了一款滑动轴承润滑分析系统，并结合试验研究验证了数学模型的正确性。土耳其YilmazY等111】采用刚体、梁单元和弹性3D实体曲轴模型对比研究了平衡块数量、布置结构和平衡率对主轴承载货和曲轴弯曲应力的影响。清华大学王晓力等Il2J建立了动载轴承热流体动力润滑分析的数学模型，分析了热效应对动载轴承润滑性能的影响，得到了动载轴承的油膜压力分布、油膜温度场分布、轴心轨

7、迹、流量和功耗。合肥工业大学孙军等[13]研究发现，表面形貌对曲轴轴承轴心轨迹影响较大，表面弹性变形对曲轴轴承轴心轨迹影响很小。合肥工业大学蔡晓霞等【14J研究了机体变形因素对曲轴轴承弹性流体动力润滑的影响。在中国，农用卧式单、双缸柴油机曲轴的支撑一直采用滚动轴承方式，这直接影响着柴油机可靠性和紧凑性。为此，自主创新设计开发了新型非道路卧式柴油机，机体采用了龙门卧式结构，曲轴采用滑动轴承支撑。计算分析了主轴承的轴承间隙、轴承宽度、供