平衡率对柴油机曲轴轴承润滑与振动特性的影响

发布时间：2025-05-11 02:11

　　 在柴油机强化设计过程中,曲轴的不平衡惯性力会引起轴颈倾斜加剧,因此研究平衡率对曲轴振动和主轴承、连杆轴承润滑特性的影响尤为必要。基于含机油填充率的平均Reynolds方程、Greenwood-Tripp粗糙接触和平衡率计算理论,计入表面粗糙度和弹性变形等因素的影响,以12V150柴油机为例分析不同平衡率对曲轴润滑与振动特性的影响。结果表明:在一个工作循环内,随着平衡率的增加,主轴承和连杆轴承的最小油膜厚度在大部分时间内均有所增加,最大油膜压力和摩擦损失功在大部分时间内均有所减小,而主轴颈和连杆轴颈水平弯曲振动和自由端扭转振动在大部分时间内整体减小;在高功率密度柴油机曲轴轴承润滑设计及振动控制中,应综合考虑曲轴平衡率的影响。

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

图1 轴颈轴承示意

式中:ε为轴承偏心率;φ为轴承轴颈中心连线O1O2与X轴的方向角;θ为Z轴起膜厚位置角坐标,轴颈与轴承位置图如图1所示。由于曲轴轴颈表面的硬度明显高于轴瓦,因此只考虑油膜压力引起轴瓦表面弹性变形的影响。通过变形矩阵法求解油膜压力引起的轴瓦表面各点的弹性变形。

图2 12V150曲轴示意

采用12平衡重的12V150型柴油机曲轴进行分析,其布置方式如图2所示。柴油机在工作时主要受气缸压力、旋转和往复惯性力的作用,每个曲拐的旋转惯性力表示为

图3 曲轴轴向矢量图

V型12缸柴油机曲轴的轴向矢量图如图3所示,一阶和二阶轴向视图可以看出曲轴系统在爆发压力的作用下产生的往复惯性力和旋转惯性力能够实现自身平衡。曲轴在爆发压力作用下会产生变形,其曲轴平衡重的目的在于使曲轴运转平稳和减少振动,因此文中主要是考虑曲轴平衡率对轴承润滑和振动特性的影响。2....

图4 计算流程

考虑曲轴-轴承系统运动方程的高度非线性,利用时域隐式直接积分的Newmark法求解轴颈的载荷平衡方程。由于粗糙接触、弹性变形与油膜压力和油膜厚度之间相互影响,求解时使用可变步长的牛顿迭代法,直至满足轴颈、轴瓦及油膜之间的平衡关系,数值计算流程图如图4所示。3计算结果与分析

本文编号：4044685