内燃机主轴承热弹性流体动力润滑数值分析及试验研究

内燃机向小体积、高功率密度、高转速和大负荷方向发展。本文以多缸内燃机主轴承为研究对象,以系统论原理为指导,考虑表面形貌效应、弹性变形效应和热效应对其进行了热弹性流体动力润滑分析。同时,对多缸内燃机主轴承的润滑状况进行了试验研究。 推导了光滑表面简化假设下,适用于内燃机主轴承的狭义Reynolds方程;推导了适用于内燃机主轴承的摩擦功耗、润滑油流量和等效温度等的计算公式。 详细研究了内燃机主轴承载荷计算的简支梁法和连续梁法,分别用两种算法计算了某四缸柴油机的五个主轴承的载荷。计算结果表明,连续梁法比简支梁计算法计算精度高。主轴承的润滑计算应以连续梁轴承载荷为依据。 详细研究了内燃机主轴承的热弹性流体动力润滑(TEHD)理论。引入了含机油填充率的扩展Reynolds方程,给出了弹性变形方程、油膜能量方程、热传导方程和载荷平衡方程以及相应的边界条件。以某四缸柴油机为例,对其各档主轴承的润滑状况进行了计算分析,同时将TEHD计算方法同EHD和HD算法进行比较,得到了一些有价值的结论。 较为全面地研究了内燃机主轴承润滑性能的影响因素。考虑的主要影响因素有油槽、相对间隙、宽径比、贫油、润滑油类型以及润滑油密度,得出了一些有价值的结论。 以系统论原理为指导,对内燃机主轴承进行摩擦学设计。以4100QB柴油机为例对其第三号主轴承进行了摩擦学优化设计,提出了两套设计方案。两套方案都不同程度地增大了该主轴承的油膜厚度,降低了摩擦功耗。 对多缸内燃机主轴承的润滑状况进行了试验研究。采用两个非接触式电涡流传感器测量油膜厚度并合成轴心轨迹,同时还测量了不同工况下的进油温度、压力、油膜温度等。结果表明,用TEHD计算方法算出的油膜厚度同试验结果相近。