計入非牛頓、變形及表面形貌效應的動載軸承熱流體動力潤滑分析.pdf

1、曲軸軸承是內燃機最為關鍵的摩擦副之一，其潤滑性能直接關系到內燃機工作的可靠性和耐久性。近年來，隨著工業(yè)的快速發(fā)展，法律、法規(guī)及環(huán)境都對內燃機的設計提出了更高的要求，如提高輸出功率、減小體積、提高經(jīng)濟性等，這導致曲軸軸承的工作條件變得非常嚴酷。高轉速、高的交變載荷使得軸承工作過程中可能會經(jīng)歷過高的溫升、過大的變形，甚至發(fā)生表面接觸。在這種情況下，曲軸軸承的潤滑性能及損壞必將與熱、各種變形及表面形貌等因素密切相關。曲軸軸承為典型的動載荷軸承

2、。鑒于此，本文針對于計入多因素效應的動載荷軸承的潤滑問題展開研究，研究地目的為:揭示計入多因素效應后動載荷軸承的潤滑機理，并在此基礎上探求降低曲軸軸承摩擦功耗的有效途徑。本文的研究內容和成果如下:
　　基于流體潤滑理論，推導了考慮質量守恒邊界的廣義Reynolds方程，聯(lián)立三維能量方程和三維固體熱傳導方程，建立了動載荷軸承的熱流體動力潤滑模型。給出了主要模型方程的離散和求解方法，并對模型進行了驗證。基于該模型，以汽油機主軸承為例，

3、深入研究了熱效應對動載荷軸承潤滑性能的影響。結果表明:熱效應使最小油膜厚度減小，最大油膜壓力增加，瞬時摩擦功耗顯著減小，潤滑油的泄露量增加。
　　針對于內燃機常用潤滑油（多級油）的剪切稀化問題進行了理論研究。結合Gecim提出的本構方程，建立了計入潤滑油非牛頓效應的動載荷軸承熱流體動力潤滑模型。深入分析了潤滑油的剪切稀化特性對動載荷軸承熱流體動力潤滑性能的影響。研究發(fā)現(xiàn):潤滑油的剪切稀化特性使軸承工作時的黏度減小，這造成最小油膜厚

4、度、平均摩擦功耗減小，而最大油膜壓力、平均流量增加。同時，黏度減小，黏性耗散減小，這又導致軸承的最大工作溫度下降。
　　計入變形和表面形貌效應建立了動載荷軸承的熱彈性流體動力混合潤滑模型。從計算穩(wěn)定性的角度出發(fā)，給出各種變形（軸瓦的彈性變形和熱變形，軸頸的熱膨脹）及與廣義Reynolds方程耦合求解的方法。以某汽油機主軸承為例，深入研究了各種變形及表面形貌對動載荷軸承潤滑性能的影響，并得到了一些有價值的結論。
　　使用建立的