轮廓参数对活塞二阶运动和裙部润滑性能的影响研究
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摘要
本文在考虑连杆惯性的基础上,根据活塞的力和力矩平衡建立了活塞的二阶运动模型。在对活塞-缸套系统的混合润滑和活塞动力学行为进行耦合分析的基础上,研究了活塞裙部结构参数(裙部纵向、横向型线、配缸间隙等)对裙部摩擦学特性的影响。系统的混合润滑模型包括油膜动压润滑模型和固-固接触模型。考虑到裙部和缸套表面粗糙度对动压润滑的影响,通过引入压力流量因子和剪切流量因子,利用粗糙表面润滑的平均Reynolds方程建立了动压润滑模型;利用粗糙表面微凸体接触理论建立了固-固接触模型。本文运用FDM求解裙部润滑的平均Reynolds方程,并运用Runge-Kutta法求解活塞的二阶运动轨迹。在综合考虑连杆惯性、活塞裙部和缸套表面粗糙度的基础上,研究了活塞裙部椭圆度、径向缩减量、中凸点位置、活塞销偏心距、配缸间隙等参数对活塞裙部二阶位移、速度和摩擦功耗等的影响。数值结果表明,连杆惯性力对活塞裙部摩擦特性的影响较大。当中凸变椭圆型线活塞分别取较小的上端椭圆度和较大的下端椭圆度,较小的上端径向缩减量和较大的下端径向缩减量,采用抛物线型纵向轮廓,并将活塞销向主推力边偏置以及中凸点位置略微偏上时,可减小二阶运动幅值和速度,同时增大裙部润滑油膜厚度,减小活塞-缸套系统的摩擦功耗和活塞裙部的磨损。
引文