柴油机连杆衬套润滑计算分析

北方通用动力集团有限公司罗雪莹高峰张彦岗闫金香曹海军

柴油机连杆衬套润滑计算分析

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通过对某型号柴油机连杆衬套进行研究计算，建立了适用于连杆衬套动压润滑的Reynolds方程。采用有限差分法求解分析连杆衬套的润滑性能。结果表明：油膜压力的大小直接影响了连杆衬套轴承的承载能力，偏心率对油膜压力的影响不容忽视。

柴油机；连杆衬套；动压润滑；偏心率

1 引言

连杆衬套作为柴油机的重要组成部分，在柴油机工作时受到较高的作用力、较高的温度以及很大的摩擦作用，而良好的润滑可以改善连杆衬套的工作状况，因此，对其润滑性能进行研究具有重要的意义。

2 计算分析的数学模

计算分析时，通过求解Reynolds方程可以得到润滑油膜的压力分布，由于该方程为含有多个未知表达式的偏微分方程，一般情况不能通过解析法对其进行求解，只能采用数值方法对偏微分方程进行求解。

2.1 连杆衬套动压润滑的Reynolds方程

刚性连杆衬套的油膜压强所满足的Reynolds方程是：

2.2 模型的求解

对Reynolds方程进行数值求解时，通过不断迭代来求得润滑油膜的压力分布。根据连杆衬套流体动压润滑理论以及对曲柄连杆机构的运动进行分析，建立连杆衬套的润滑分析模型。通过编制相关的程序，利用专业计算仿真软件来求解计算。

3 润滑结果的分析

3.1 不同偏心率时无量纲油膜压力分布

由计算结果图分析可知，在圆周方向上，并不是在全部油膜覆盖区域内都存在有压力，润滑油膜的压力达到最大值时，角度在180度左右，在轴向上，呈抛物线分布；连杆衬套偏心率对润滑油膜压力的分布也有一定影响，在其他参数不发生改变的条件下，当偏心率不断变大时，最大油膜压力将变大。

图1 偏心率为0.7时的无量纲油膜压力分布图

图2 偏心率为0.9时的无量纲油膜压力分布图

图3 不同偏心率下沿轴向的无量纲油膜压力分布

4 结论

偏心率对油膜压力的大小有一定影响，在活塞做功行程上止点后的某个角度时偏心率最大，此时连杆衬套与活塞销最容易直接接触，在进行相关设计分析时这个位置需要特别注意。

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罗雪莹，女，1992年出生，山西忻州人，本科，助理工程师，研究方向：柴油机制造工艺技术。