内燃机曲轴轴承摩擦功损研究
内燃机轴瓦―曲轴轴颈摩擦副摩擦学性能研究
内燃机轴瓦―曲轴轴颈摩擦副摩擦学性能研究摘要：内燃机轴瓦-曲轴轴颈摩擦副是内燃机工作中重要的部件之一，其摩擦学性能对内燃机的可靠性和经济性有着重要影响。
本文通过对内燃机轴瓦-曲轴轴颈摩擦副摩擦学性能的研究，深入分析了摩擦副的摩擦、磨损机理及其对内燃机性能的影响。
研究表明，优化摩擦副材料的选择、设计与润滑方案可有效提升内燃机的性能表现。
关键词：内燃机；轴瓦-曲轴轴颈摩擦副；摩擦学性能；材料；设计；润滑Abstract：The friction pair of engine bearing-crankshaft journal is one of the important components in the working of the internal combustion engine. Its tribological performance has a significant impact on the reliability and economy of the engine. In this paper, the tribological performance of the friction pair of engine bearing-crankshaft journal was studied, and the friction and wear mechanism of the friction pair and its impact on the engine performance were deeply analyzed. The study shows that optimizing the selection of materials, design and lubrication scheme of the friction pair can effectively improve the performance of the internal combustion engine.Keywords: internal combustion engine; bearing-crankshaft journalfriction pair; tribological performance; material; design; lubrication 一、引言内燃机是现代工业中应用最为广泛的动力设备之一。
内燃机滑动轴承弹性液体动力学的模拟研究
内 燃 机 与 配 件
２１ ０ ０年第 ４期
内燃机滑动轴承弹性液体 动力学 的模拟研究
黄 第云 廖 升 友
（ 西玉柴机 器股份 有 限公 司） 广 ［ 要 ］ 过 对 内燃机 轴 承 弹性 液体 动 力学计 算 ，得 出各 工 况 下的轴 承 载荷 ，可 了解 不 同 间 摘 通 隙对轴 承 的性 能 影响 ，其 中 包括 轴承 压 力 、最 小油 膜厚 度 、摩擦 功 损 失 ，以及 相 对应 的机 油流
图 ３所 示
转 速下 轴 承沿 气缸截 面两个 方 向 的轴 承力 结果 ．第
一
主轴 承 载荷结 果见 图 ５和 图 ６ 。
图 ５第 一 主 轴 承 的轴 承 力 （ 平 方 向 水
嘲 ＇
、 、
／
厂 、 ，
塞 连杆 组 的动 负荷 作用 。某 欧三 发 动机 （ 主要 参数 如表 １ ）存 在怠 速 机油 压力 过低 及 主轴 瓦 出现 不 同
程度 故 障 的磨 损故 障 ， 因此需 校 核特 别是 怠 速 下 的 主轴 承性 能 ， 比较 不 同轴承 间隙对 轴承 的影 响 。 并
表 １主 要 参 数
定 义 了 ５个 主 自由度 节 点 来 做 连 杆轴 承 液 体 动 力
学 分 析 ，其 它 曲柄 销 中心 点 上 定 义 １ 主 自由度 个 节 点 ，有 ４ ４个 主 自由度 节 点， 加上 ２ Ｏ个 模 态 自由 度 ，总共 ６ ４个 自由度 。 同时 由 于有 限元 中应力 加
压 缩 法 ，也 就 是 有 限 元 子 结 构 分 析 法 。 即 是 直 接
使 用奥 地利 Ａ Ｌ公 司的 动力 学软 件 Ｅ ＣＴ Ｖ Ｘ ＩＥ进行 ， 软件分析结 果不但求 得各零部 件的动力学 响应 ， 即各 部 件 的 位移 、速度 、加 速 度 及 部 件 问 的 相互 作 用 ：更 重 要 获 得 轴 承 的油 膜 厚 度 及 压 力 等 轴 承 结果 。
内燃机曲轴主轴承流体润滑性能研究
华中科技大学硕士学位论文内燃机曲轴主轴承流体润滑性能研究姓名：郝秀丽申请学位级别：硕士专业：动力机械及工程指导教师：陈国华20080501摘要本文以某型四缸发动机为例，针对该型发动机曲轴第五主轴承发生烧瓦现象，对曲轴主轴承分别进行弹性流体动压润滑和热弹性流体动压润滑数值模拟。
在计算得到曲轴主轴承润滑性能参数基础上，分析产生磨损的原因，并提出相应的改进方案。
本文以Reynolds方程为基础，发展了一种曲轴主轴承弹性流体动压润滑数值分析模型。
模型中考虑了轴承表面粗糙度、空穴现象、弹性变形以及润滑油粘压效应等影响因素。
计算得到最小油膜厚度、最大液动油膜压力、最大粗糙接触压力、轴心轨迹等润滑性能参数。
通过对计算结果的分析发现主轴承存在磨损，并进一步研究了引起磨损的原因，提出相应的改进方案。
通过对所提出的两种改进方案分别进行弹性流体动压润滑分析，对比分析了这两种改进方案对改善轴承润滑性能的效果。
表明通过加宽轴瓦宽度比加粗轴颈直径对改善轴承润滑性能效果要好，从而为主轴承优化设计提供参考依据。
本文以弹性流体动压润滑数值分析模型为基础，结合能量方程，发展了一种曲轴主轴承热弹性流体动压润滑数值分析模型。
模型中考虑了润滑油粘度沿油膜厚度方向上的变化以及温度对润滑粘度的影响。
计算得到了各转速下的最小油膜厚度、最大液动油膜压力、最大粗糙接触压力、润滑油流量、润滑油温度分布等润滑性能特征参数，分析热效应对曲轴主轴承润滑性能的影响及其在工程实际应用中的意义。
关键词：曲轴主轴承弹性流体动压润滑热弹性流体动压润滑AbstractElastohydrodynamic and thermoelstohydyodynamic lubrication analysis for the main bearings of an inline 4-cylinder inner combustion engine are performed, after the fifth main bearing was burnt. According to the obtained results, the reason of burning bearing are analyzed and the improved projects are proposed.According to Reynolds equation, the elstohydrodynamic lubrication model is built which considers the influence of surface roughness, cavity, elastic deformation and viscosity-pressure effect. The comparison and simulation include the following lubrication parameter: minimum oil thickness, peak oil film pressure peak asperity contact pressure and orbital path. As find that there exiting wear on the bearing and point out the reason of bearing wear and improved method. According to the analysis above, the improved projects are proposed, and the elstohydrodynamic lubrication of the improved ones are performed. By comparing the lubrication characteristic of the tow case, it is found that widening the bearing wall is better than thickening the journal.On the basis of the elastohydrodynanic lubrication analysis, combined with energy equation and viscosity-temperature equation, the thermoelastohydrodynamic lubrication model is created, which considers the influence of the oil viscosity change along the oil thickness direction and the viscosity-temperature effect. Then minimum oil thickness, peak oil film pressure, peak asperity contact pressure, oil flow and temperature distribution are studyed to analyze the thermal effect on oil lubrication and the significance in practical application.Keywords: Crankshaft; Main bearing; Elstohydrodynamic lubricationThermoelasohydrdynamic lubrication主要符号表AngR 曲轴转角K 曲轴主轴瓦刚度矩阵 B主轴承宽度 L 连杆长度 c主轴承半径间隙 M 曲轴主轴瓦质量矩阵 C 润滑油比热 p 油膜压力1d 发动机缸径 p 平均油膜压力2d 主轴承直径 r 曲柄半径D 曲轴主轴瓦阻尼矩阵 R 主轴承半径E 曲轴主轴承杨氏模量 t 时间f 曲轴主轴瓦所受油膜压力 T 温度A f 曲轴主轴颈所受外载荷 1u 轴瓦周向运动速度J f 曲轴主轴颈所受油膜压力 2u 轴颈周向运动速度h 名义油膜厚度 U 轴颈和轴瓦周向相对运动速度H 油膜膜厚比 1v 轴颈轴向运动速度m H 油膜最小膜厚比 2v 轴瓦轴向运动速度0h 主轴承最小油膜厚度 V 轴颈和轴瓦轴向相对运动速度x h 主轴承油膜厚度x 向增量 B x 曲轴主轴瓦位移向量y h 主轴承油膜厚度y 向增量 J x 曲轴主轴颈位移向量T h 主轴承实际油膜厚度 w 油膜厚度方向流动速度T h 主轴承平均实际油膜厚度 α 润滑油粘压系数k 润滑油导热系数 γ粗糙表面方向参数1δ主轴承轴瓦粗糙峰高度 1σ 主轴承轴颈表面粗糙度 2δ主轴承轴颈粗糙峰高度 2σ 主轴承轴瓦表面粗糙度 ε主轴承偏心率 σ 粗糙表面综合粗糙度 η润滑油动力粘度 φ 载荷位置角 0η标准环境下润滑油动力粘度 s φ 剪切流量因子 θ油膜填充率 x φ x 方向压力流量因子 θ油膜平均填充率 y φ y 方向压力流量因子 µ 主轴承泊松比ψ 主轴承偏位角 ρ润滑油密度 ω 角速度独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
2-4第四节 曲轴和轴承的摩擦磨损
第四节曲轴和轴承的摩擦磨损一、曲轴和轴承的摩擦1．主轴颈与主轴承的摩擦柴油机运转时，曲轴主轴颈与主轴承之间形成楔形油膜，实现液体动压润滑，运动副在液体摩擦状态下工作，如图2-12所示。
在正常运转状态下达到工作转速时，楔形间隙内油膜压力的合力与外载荷平衡，轴颈在其一偏心平衡位置运转。
轴颈中心的平衡位置随工况而变化，油膜厚度随之变化。
一般曲轴转速越高就越容易形成楔形油膜，但转速过高摩擦功也越大，轴承温度升高使润滑油粘度下降，油膜受损；转速太低则油膜难于形成。
柴油机起动时运动副处于半干摩擦状态，所以频繁起动、停车使主轴承磨损加快。
轴瓦上的油孔和油槽的部位、油槽的深度与宽度比、油孔和油槽上的过渡圆角等均对供油和油膜承载力的分布有很大影响。
如果在轴瓦上油膜对应部位开有油槽则使其承载力下降，所以一般不在主轴承下瓦、连杆大端轴承上瓦上开油槽。
2．曲柄销颈与连杆大端轴承的摩擦连杆大端轴承随曲柄销作回转运动，同时曲柄销颈相对于大端轴承转动。
在大端轴承中，由于轴承孔径大于曲柄销轴径，当大端轴承上瓦压在曲柄销颈上时，在曲柄销颈下方出现月牙状间隙。
随着曲轴转动，粘附于曲柄销颈上的润滑油被带入月牙状间隙中形成楔形油膜，实现液体动压润滑。
二、曲轴和轴承的磨损1．曲轴轴颈磨损特点(1)一台柴油机曲轴上的各主轴颈和各曲柄销颈的磨损不同，且曲柄销颈磨损较主轴颈磨损大。
这是出于曲轴各轴颈在运转时受到各缸不同的交变的气体力、往复惯性力和离心力，以及它们所引起的弯矩和扭矩作用的结果。
直列式柴油机曲轴的连杆大端轴承负荷大于主轴承负荷，所以曲柄销颈的磨损相对于主轴颈的磨损也大。
V型柴油机曲轴则恰好相反。
(2)曲轴轴颈在轴向和周向的磨损不均匀。
曲轴轴颈轴向不均匀磨损产生圆柱度误差，一般以曲柄销颈为重。
可能是连杆安装不正、连杆或曲轴存在弯曲变形等使轴向受力不均造成的。
曲轴轴颈周向不均匀磨损产生圆度误差，是由于柴油机运转时，曲轴回转一周轴颈受力的大小和方向均是变化的，轴颈受力大的部位也是理论磨损大的部位，但还与实际的润滑、间隙等有关。
内燃机缸套-活塞环润滑和磨损研究的现状和对策
上 窜 等等 ， 内燃 机 的经 济性 、 使 动力 性 、 靠性 等 性 可
能 全 面下 降 所 以通 过 对 缸套 一 塞 环润 滑 和磨 损 活
的 系 统 研 究 ，全 面 改 善 该 摩 擦 副 的 摩 擦 学 性 能 ， 不
仅 是提 高 内燃 机 整机 性 能 ， 强 内燃 机 生命 力 的有 增
断 。早 期 的不 少 学者 认 为 缸套 一 塞环 主要处 于边 活
作环境等。
缸 套 一 塞 活
界 润滑 状 态 ． 随着 下业 制 造 技 术 和使 用 条 件等 的 但
改 善 ，现 如今 国 内外 理 论 界 已普遍 认 为 缸套 一 塞 活 环 的润滑状 态也 可 以实 现流体 润 滑 。事实 上 ， 套一 缸
上 的研 究 现 状 与 进 展 ， 出 了 目前 研 究 工 作 上 存 在 的 不 足 ， 指 并提 出 了相 应 的 对 策 和 建 议 。
［ 关键 词 ］ 内燃机
缸套一 活塞 环
磨损 润 滑
随着 人们 对 内燃 机 节 能 减排 的呼 声 越来 越 高 ， 内燃 机 的摩 擦 学 问题也 越 来 越受 到 关 注 。缸 套一 活
副 材 料 （ 度 、 性 模 量 、 服 极 限 等 ） 表 面 形 态 硬 弹 屈 、
（ 面形 貌参 数 、 面 涂 层等 ） 运 转 工 况 （ 度 、 表 表 、 速 载
荷 ） 润 滑 、
状 况 和 工
由于Ｔ 作 条件 恶 劣， 验 再 现性 差 ， 实 凶此有 关 缸
套 一 活 塞 环 润 滑 状 态 的 理 论 主 要 是 基 于 推 测 与 判
效 途 径 ， 是 实 现 当 前 内 燃 机 节 能 减 排 高 标 准 的 必 也
内燃机润滑系统中的曲轴与轴瓦故障及预防
内燃机润滑系统中的曲轴与轴瓦故障及预防内燃机润滑系统中的曲轴与轴瓦故障及预防第1期2oo6年2月内燃机InternalCombustionEng"nesNo.1Feb.内燃机润滑系统中的曲轴与轴互故障及预防韩文松(杭州轴瓦有限公司,浙江杭州310004)摘要:轴瓦的失效往往是由于内燃机在使用中机油变质或短缺.没有合理形成正常的油膜厚度,轴颈与轴瓦的装配间隙太小,还有机油压力低是影响润滑效果的关键指标,使得曲轴与轴瓦之间因缺少机油润滑而"咬死".失效形式包括严重拉伤.缺少润滑油.干摩擦产生合金层熔化,摩擦副的摩滑面没有保持一定厚度的油膜,以及各种局部过载疲劳破坏,气蚀和V形破坏等.通过对其故障原因的分析,提出了预防措施. 关键词:抱轴;轴瓦失效;疲劳;气蚀;摩擦副中图分类号:TK404.1文献标识码:B文章编号:1000—6494(2006)01—0055—03 TroublesofCrankshaftandBushingBearinginLubricationSystemsandTheirPreventionHANWen?-song1轴瓦的烧损机理轴瓦烧损的机理是由于轴颈与轴瓦之间的润滑油膜破裂,导致轴瓦与曲轴产生摩擦.在高温,高压和高转速下,轴瓦的耐磨合金层过早地磨损或熔化,从而引起轴瓦合金层剥落损伤,并粘咬在轴颈上. 更严重者由于轴瓦与曲轴粘咬,会使轴瓦的钢背在座孔中产生旋转运动,进油孔被堵塞,再由钢背与座孔的摩擦进一步引起高温使轴瓦烧坏,并会造成螺栓折断,发生甩出捣坏内燃机缸体的恶性事故. 通常若同时出现下列几种现象时,即可判断该内燃机的轴瓦烧损:a.机油温度急剧升高达95cI=以上.b.机油压力原来正常,以后突然产生大幅下降.c.内燃机发出异响.d+检查机油滤清器和油底壳时,发现有合金粉末.2内燃机烧瓦的常见原因分析2.1轴瓦的预紧高度不合要求轴瓦装入座孔时,为了保证轴瓦凭借自身的弹力作用与轴瓦座孔紧密地贴合,在轴瓦钢背表面镀层作用下使贴合更适宜,以加强轴瓦背面和座孔贴合度,提高其散热效果,在未压紧时,上下轴瓦的两作者简介:韩文松(1952一),男,浙江杭州人,工程师, 主要研究方向为内燃机轴瓦失效模式分析. 收稿日期:2005一o8—29 端均应高出轴瓦座端面,称之为轴瓦的预紧高度. 装配良好时,此值通常为0.03,0.06Bin.轴瓦预紧高度不足,会使轴瓦与座孔贴合度不足,不利于轴瓦的散热,并会使轴瓦咬死,在座孔内产生转动,造成轴瓦座的不正常磨损,使油孔被堵塞,温度升高导致轴瓦烧坏.预紧高度过大,装配后会使轴瓦变形,轴瓦表面皱起,破坏轴瓦与轴颈的配合间隙.因此,轴瓦预紧高度过大或过小,均会导致轴瓦过热烧熔.检查轴瓦预紧高度是否符合技术要求的方法是,将轴瓦装入轴瓦座中,扣上轴瓦盖,按规定扭力拧紧一端的螺栓,在另一端的轴瓦座结合面处插入厚度为0.04—0.05mm的垫片(不能压在两轴瓦的端面),然后拧紧螺栓,当扭力拧至14—20N-m时抽拉垫片,此时若垫片抽不出,则为轴瓦的预紧高度合适.如果此时能抽出垫片,说明预紧高度过大,应取下轴瓦.如果未加扭力垫片就抽拉不动,说明预紧高度过小,应重新换配轴瓦.2.2轴瓦和轴颈的装配间隙太小如果轴瓦装配间隙太小,那么在轴瓦与轴颈之间没有足够的润滑油量,不能形成可靠的润滑油膜, 将会因摩擦热致使轴瓦起线拉毛,甚至烧熔而咬住. 各种型号内燃机预装配的轴瓦间隙标准要求虽然不尽相同,但连杆轴瓦间隙多为0.025,0.076Bin(为0.051nlln),建议在装配时控优选配合间隙0.044—制好配合间隙.2.3机油品质不佳一般车用内燃机热负荷大,温度高,工作条件苛刻,必须按规定选用合适的润滑油,如果不按使用说?56?内燃机2OO6年2月明书的要求选用润滑油,特别是使用低劣油品,将会导致轴瓦合金层的损伤.这是因为机油粘度过大, 流动性差,热量带走缓慢,机件运动阻力大.机油粘度过小,不易形成油膜,将加速轴瓦合金层的损伤. 例如内燃机机油技术规范API等级:为了在任何行驶条件下尽可能地保护好内燃机,必须加注符合API 等级中SG,SG/CD或SG/CE 等级机油.SAE将机油分成许多粘度等级,能在较宽的环境温度和行驶条件范围内满足内燃机要求.这种机油适应了高速大功率内燃机的润滑要求,经过一段时间的使用,机油易变质,结胶并变脏,使油道堵塞而导致烧瓦的概率明显增加.2.4机油压力过低机油压力过低,会使轴颈与轴瓦之间的润滑油流量小,不能形成正常的润滑油膜,导致轴瓦烧损. 引起机油压力过低的原因很多,在维修中有两点应引起注意:一是内燃机修理时在清洁和安装的过程中,用棉纱擦拭,致使一些线毛粘附在零件上,工作中被机油冲洗下来后吸附在过滤器的滤网上.二是机油滤清器在更换密封垫圈时粗心大意将油孔堵以致出现烧瓦住,这样均会人为地使机油压力偏低,事故.2.5控制机油温度由于机油温度升高,机油压力下降明显,容易造成机油加速老化,因此在内燃机日常运行中应将机油温度控制在65?以下.这就要求操作时经常检查低温冷却风扇运转状态及低温冷却水箱循环情况,发现温度高时及时处理.2.6机油滤清器使用不当若将燃油纸质滤芯误当机油滤芯使用,粘度较大的机油不易通过滤网较密的燃油滤芯.由于内燃机高速运转时油压高,安全阀开启,没有经过过滤的机油经过安全阀进入主油道,仍可维持内燃机正常工作.然而当内燃机长时问处于怠速运转时,因机油压力低,不足以使安全阀打开,易造成主油道缺油润滑不良而烧瓦.2.7内燃机气缸体主轴承内孔磨损由于内燃机气缸体主轴承内孔磨损,轴瓦的钢背与轴瓦座之间的径向压力不足或产生间隙,使热传导受阻,轴瓦工作温度升高,润滑变差,导致轴颈与轴瓦粘着抱瓦现象出现.此外,连杆大端瓦背若被磨损,则必然会使轴瓦瓦背无法与连杆大端紧密贴合在一起,也容易引起烧瓦事故的发生. 3内燃机烧瓦的预防措施3.1合理驾驶操作在内燃机启动期间必须小心操作,以防轴瓦损坏.正常情况下轴瓦中应留有足量的润滑油,可供内燃机短时瞬间启动和怠速时润滑之用.但在内燃机转速超过1000r/min时就需要有充足的润滑油流至少需经15,30s才能在润滑量.内燃机启动时,糸统中形成油流和油压,但在节气门大开下启动2s 便可以达到最高转速,这就意味着轴瓦将有几秒钟处于无润滑的状态,且以很高的表面速度和负荷运转,以致引起损坏,为了避免在启动时损坏轴瓦,节气门应处于怠速位置启动,至少在30s内内燃机转速才允许超过l000r/min.3.2针对内燃机对策的预防通过分析内燃机烧瓦的原因之后,就可以有针对性地采取措施,若为一些偶然原因,比如装配质量不良,清洁工作做得不好,使用不当等,就要改善质量管理环节,消除这方面的负面影响因素.而对于必然性的因素,则要进行深入分析,并进行必要的试验,寻求对策,加以避免.3.3轴瓦及相关零件的清洁和准备安装轴瓦时,应先将轴瓦及相关零件如曲轴,连杆体和主机体的几何尺寸和同轴度进行测试检查等,再进行清洗(包括机体主油道孔等),然后再用海棉塑料泡沫之类物品擦去轴瓦及相关零部件表面的粘附物,严禁使用化纤织物或棉纺织品等来擦拭,因为这些物品都易粘附在轴瓦及相关零部件的表面上检查每一轴瓦座和瓦盖,以确保没有影响轴瓦间隙的毛刺存在.要保证瓦盖与瓦座的配合有预紧度,再将清洁润滑油擦在轴瓦表面.清洁度是关系到内燃机运行质量的重要因素,应用规范对其进行有效控制,在不断完善相关标准时,加快润滑系统及零部件的达标进程,以促进内燃机质量的进一步提高.3.4正确装配安装轴瓦时,先在轴瓦内径表面上涂一层润滑油,以保证内燃机冷态时运转和启动时的润滑.据测试表明,内燃机在冷启动时的磨损量占总磨损量的6o%,80%.同时安装轴瓦时要施以规定的扭力矩,以保证轴瓦在工作状态下无松动现象.薄壁轴瓦应当充分紧固,使瓦背紧贴在座孔中,以提高散热效果和改善应力分布.安装轴瓦时,应先将轴瓦及零部标件如曲轴,连杆体等进行清洗(包括机体主油孔等),然后再用海棉塑料泡沫之类物品擦去轴瓦及相关零部长件表面的粘附物,严禁使用化纤织物或棉纺织物品等来擦洗.检查每一轴瓦座孑L和瓦盖与第1期韩文松:内燃机润滑系统中的曲轴与轴瓦故障及预防?57?瓦座的配合预紧度.3.5保证润滑油品质为了防止润滑油变质老化,最有效的办法是使用规定的优质润滑油,并经常保持曲轴箱通风,以保证润滑油的过滤作用.一般润滑油经过滤清后,所含机械杂质不允许超过0.10%,0.15%.润滑油和滤清器应按规定进行更换,以防滤清器阻塞和润滑油过度脏污.3.6常见的间隙调整图片示意调整内燃机轴瓦与曲轴的合理间隙是很重要的,若没有掌握正确的方法,往往会导致故障频频发生.这里推荐用图示测量合理间隙的一种方法,在实际使用中很见效.把轴瓦擦净,检查是否有不正常的磨损图形以及是否有金属或其它杂质嵌入到表面合金层里. 不正常的主轴瓦片磨损图形见图1.要拆卸发动机. 如发现曲轴轴颈有拉伤,塑料规测量间隙说明及示意图,见图2. 连杆瓦间隙测量规使用程序推荐如下:曲轴应旋转到连杆开始朝向内燃机顶部运动的位置,安装带有塑料规的杆盖就位.然后,装配并拧紧适当扭矩(连杆瓦45N?m,主轴瓦108N?m). 卸下连杆轴承盖,并将压扁的塑料规宽度和塑料规封袋上提供的米制刻度进行比较,见图3,确定塑料规的宽度与米制刻度上的哪一条带子的宽度接近.该带子的宽度即表明轴承的大小(以千分之几毫米来表示).塑料规两端的读数之差表示锥度的大小.连卡|轴颈沟槽图1连杆轴承的检查注:1.清除被测表面油膜,因为塑料规可在油中溶解. 图2塑料规在轴瓦上的安放图3间隙测量4推荐失效分析的参照标准及资料内燃机轴瓦失效分析的标准为(ISO7146:1993 滑动轴承损坏和外观变化的术语,特征及原因》, 《Is0l2l32:l999滑动轴承一薄壁轴瓦的质量保证一设计中的失效形式和潜在失效模式及后果影响分析 (DFMEA)}.国外资料包括发达国家奥地利Miba公司的《内燃机轴承手册一轴承功能及失效鉴别》图册,美国Cievite,英国Clacier,德国Giyco等内燃机公司所编制的轴瓦失效分析图册.5结束语内燃机随着内燃机工业的发展和市场的普及,润滑系统中曲轴与轴瓦之间的关系显而易见,维护保养分为强制性的定期维护和推荐维护.强制性的维护特别是润滑系统保养为必须阶段,以保证内燃机的润滑及部件正常工作.推荐上述的润滑和保养及合理操作是必要的.预见性的维护能为保持内燃机安全性,耐久性和良好的稳定性起到积极作用. 总之,轴瓦失效是经常发生的事,虽然上述分析的起因较复杂,但是可以避免的,只要保持润滑系统正常合理工作,使用过程中尽量克服违规操作行为,就可减少及避免不必要的损失.迎诃阆《祝》豢恚9欢迎撰稿9欢苛吵告l。
内燃机滑动轴承润滑研究的现状及进展
润 滑 的基 本 方 程 ，为 现代 流 体 润 滑 理 论 奠 定 了基
础 。自Ｒ ｙ ｏｄ方 程 出现 到上 世纪５ 年 代 ， 当时计 ｅｎ ｌｓ Ｏ 受 算工 具 的 限制 ， 只能 把 动载 荷 轴 承简 化 为 稳 定 载荷 轴 承计 算 ． 并按 比乐 或 比压与 轴 颈 速度 的乘 积 作 为
外 载静力 平 衡 的方程 后 ， 出轴 心运 动轨 迹 。Ｈ ｈ 求 ａｎ 法 的求解 精 度较 高 ， 但计 算速 度 较慢 。 （ ） ｏｌｎ 方法是德 国学者 Ｈ ｌ ｎ ２Ｈ ｌ ｄ ａ ｏｌ ｄ教授于 １ ５ ａ ９９
年 提 出 的 。该方 法 为 克 服对 动 载 Ｒ ｙ ｏｄ方 程 在 数 ｅ ｎ ｌｓ
程 德彬 １ 聂 志斌 ２
（ 军驻 洛 阳 ４ ７厂 军代 表 室 ２河 南 柴油机 重 工有 限责任 公 司 ） １海 ０ ［ 摘要 ］ 曲轴一 承 系统是 内燃 机 的 关键 部件 ， 摩擦 学、 力 学性 能直接 影 响到 内燃机 工 作 的 轴 其 动 可靠 性和 耐久 性 ， 对其进 行 流体 动 力 润滑 和 弹性 流体 动 力润 滑研 究具有 重要 的意 义 。本 文从 流体
磨 损 。轴 承 设 计 应 能 保 证 实 现这 一 理 想 的 工 作 状 态 ， 这 就要 求 首先 必 须 掌 握 出现 在 滑 动轴 承 中 的 而
润滑 理论
（ ） ａｎ １ Ｈ ｈ 方法 是 德 国学 者 于 １ ５ ９ ７年 提 出 的 ， 现 行《 内燃机 设 计》 科 书 中大多 采用 这种 方 法 。其基 教
静 力 学 法 在 计 算 轴 心 轨 迹 时 不 考 虑 运 动 件 的 惯 性 质 量 ， 为在 任 一 瞬 时外 载荷 与 油 膜 承 载力 满 认 足 静 力 平 衡方 程 ． 是 ， 但 内燃 机 的实 际 工 作 表 明 ， 连 杆 轴 承 载荷 变 化 十分 激 烈 ． 略惯 性 项 的影 响将 导 忽 致 计算 结果 与 轴承 的实 际情 况差 异 较大 。动力 学法
内燃机曲轴轴承润滑影响因素的研究进展
Internal Combustion Engine &Parts0引言随着人类社会的不断发展，对内燃机的改进也在逐步的提升，目前其最为主要的研究方向就是可以不断的提高输出的功率，并且大大的延长使用寿命，同时又可以保证它的安全性，降低其存在的一些摩擦损失。
而这些要求大多数都落在曲轴轴承上面，要求它可以变得更加的小，而且更薄油膜的情况下能够进行持续的工作。
然而这些要求同时也使得曲轴轴承的工作环境特别的极端，因此为了可以更加适应环境，必须采取一定的润滑效果，才可以使其能够正常工作。
在具体应用的时候，润滑情况也是极其复杂的，其润滑性和许多因素都有相应的关系。
因此对通过对于曲轴轴承润滑影响因素展开研究，有利于对曲轴轴承的具体润滑性能进行详细的分析，这样才可以不断的提高其设计的价值，最终可以很好的提高内燃机的工作效率。
1研究现状和进展1.1表面粗糙度的影响绝大多数的曲轴轴承在使用时候所采取的最小油膜厚度大概只有几微米，而且表面的粗糙程度也是相当微小的。
因此可以得知其表面的粗糙程度，对于其润滑性能有着巨大的影响。
在具体研究当中，曾有学者对于其粗糙程度的影响因素进行了深入的了解，通过对于不同粗糙程度的轴承进行分别的对应，采取雷诺方程，并且使其承载力摩擦因数等等进行进一步的计算。
通过这种分法可以对方程进行进一步的求解，便可以得到关于轴承承载力、摩擦因素等等的影响变化相应的图表。
这样就可以得到了相应的粗糙值。
对于轴颈和轴承表面的粗糙程度，以及关于润滑油的一些特性进行深入的研究。
通过对其表面粗糙，使得轴承以最小的油膜厚度进行检测。
同时也研究出粗糙度与轴承几何和具体运行状况等一系列的关系，同时比较润滑表面和粗糙表面的性能差，这样就可以计算其粗糙的分布改变。
在这一基础上，需要进一步对于平均雷诺方程进行研究，并且考虑粗糙效应的分析模型。
可采用动力学法等一系列的规则，对于曲轴的变形以及表面进行了测试。
从而得到，当曲轴轴心轨迹进行改变的时候，其粗糙的程度受到了极大的影响。
2.4曲轴和轴承的摩擦磨损
二、曲轴和轴承的磨损
1.曲轴磨损特点 曲轴轴颈轴向不均匀磨损产生圆柱度误 差。一般曲柄销比主轴颈严重。 一般来说，轴的磨损较小，轴瓦磨损较大。 产生轴颈轴向不均匀磨损的主要原因： 曲轴轴颈在周向不均匀磨损产生圆度 ①连杆部件安装不正 误差。这是因为曲轴回转一周，作用在轴 （1）一般直列式柴油机的连杆轴承负荷较主 颈上的力的大小和方向均是变化的，同时 ②连杆或曲轴的弯曲连杆部件安装不正 轴承负荷大，所以曲柄销颈磨损较主轴颈大； 还与润滑、间隙等有关。 V形柴油机则是主轴颈磨损较大。 ③缸套的轴向偏斜
（2）曲轴轴颈在轴向和周向的磨损不均匀
二、曲轴和轴承的磨损
2.曲轴轴承的磨损
柴油机主轴承下瓦和连杆大端轴承上瓦 均会发生较大磨损。轴承过度磨损的原因很 多，如滑油污染变质、安装不良、对中不隹、 过载、柴油机频繁起动停车、润滑不良等。 尤其滑油中断或油温过高会造成轴瓦熔化的 重大事故，轮机人员应特别注意。
二、曲轴和轴承的磨损
3.减少曲轴磨损的途径
减少曲轴磨损的措施： （1）柴油机应避免过载和频繁地起动停车；运 动副相对运动速度不宜长时间的过低或过高。
（2）注意保持滑油的品质，避免滑油污染变质， 及时清洗滑油滤器、更换滤芯；尤其避免出现滑油 中断或油温过高的情况。 （3）轮机人员注意按要求检查运动副间隙和几 何形状误差，一旦发现超差，及时采取措施。 （4）机检修时，注意保证运动件的装配质量。
§2.4
曲轴和轴承的摩擦磨损
一、摩擦形式 二、曲轴和轴承的磨损
一、摩擦形式 1.主轴颈与主轴承的摩擦 在正常运转时
液体动压润滑(至3） 摩擦副难以实 现或保持流体 动压润滑
主轴颈与 主轴承 起动、停车或不 稳定工况运转时
转速高易形成楔形油膜，过高（温度升高，粘 度下降，油膜受损）磨损加剧。油膜对应部位 不宜开油槽，否则承载能力下降。
发动机曲轴磨损特性研究
１试验 方法
试验 内容 ： 通过磨损特性 试验 ， 究速度 、 研 载荷 、 隙对发 动机 曲轴 磨损特 性 的影 响。 间
试 验 装 置 及 试 验 步 骤 ： 擦 磨 损 试 验 ２正交试验结果 分析研究 摩 机， 摩擦 磨 损 试 验 机 由动 力系 统 、 数据 采 集 在 试 验 前 后 ， 电 子 天 平 测 量 曲轴 的 用 系 统 和 控制 系统 三 部 分组 成 。 电子 天 平 ： 精 重量 ， 出试 验 的 磨 损 量 ， 得 将数 据 计 入 该 表 度 为 ０ １ 。 分 尺 ： 径 测 量 仪 。 １用 千 格 。 据 正 交 试 验 方 法 计 算 各 水 平 的 水 平 ． ｍｇ 千 外 （） 根 分 尺 测 量试 验 前 、 装 配过 盈 配 合 的 曲轴 和 、 平值 ｋ 。 后 水 ｌ 的 外 径 。２ 用 电子 天 平测 量 试 验 前 、 曲轴 （） 后 由表 １ 可以得出 ， 度因素 ： ＞ ＞ ． 速 载 的重量得 出磨损量 。 荷因素 ： ２ Ｋ ＞ １间隙因素 ： Ｉ Ｋ ＞ ． Ｋ＞ ３ Ｋ ． Ｋ＞ ２ （ ） 定 目标 函 数 ： 曲 轴 的 磨 损 量 为 各 因素 各 列 的 极 差差 距 较 大 ， 明每 个 因 １确 以 表 目标 函 数 。 ２ 确 定 因 素 、 平 ： 速 度 、 （） 水 以 载 素 的 水 平 变 化 对 结 果 影 响 不 一 样 。 差 越 极 荷、 间隙 为试 验 三 因素 ， 且每 个 因素 有 三 大 ， 明该 因 素 数 值 的 变 化 对 试 验 目标 函 并 表 个 水 平 。３ 确 定正 交 实验 表 ： 计 三 因素 三 数 数 值 的影 响越 大 。 （） 设 因此 影 响 发 动 机 曲 轴 水 平 的 Ｌ （ 正 交 实验 表 最终 得 出 实验 表 。 磨 损 量 的 因素 主 次 顺 序 为 ： 度 、 荷 间 ９３） 速 载
考虑热弹性效应的内燃机曲轴主轴承润滑性能研究
油膜厚度小；当间隙过大时 ，泄漏 的润滑油较多 ，油膜厚度减小 ，且 冲击振动大。主轴承的宽径比要适当 ，轴承宽度过
小 ，油 膜厚 度 偏 小 ，承 载 能力 过低 ；轴 承 宽度 过 大 ，润 滑 面积 增 大 ，润 滑油 流 量相 对 减 小 ，摩擦 产 生 热量 增 加 。研 究 表 明 ，该 主 轴 承适 宜 在上 瓦 开设 油 槽 ，轴 承 间 隙选 为 ２ ｍ，宽度 选 为 ３ ｍ 较好 。 ５ ０ｍ 关键 词 ：内燃 机 ；主 轴 承 ；热 弹性 流 体 动力 润 滑 中 图分 类 号 ：Ｔ １． 文 献标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ： ２４— １０ （ｏ ２ １ ０ ４— ＨＩ７２ ０ ５ ０ ５ ２ １ ） ０— ５ ６
考 虑 热 弹 性效 应 的 内燃 机 曲轴 主轴 承 润 滑 性 能 究
虞祥松 向建华 左 正兴
北京 １０ ８ ） ００ １
（ 北京理工大学机械与车辆学 院
摘 要 ：建立 某 Ｖ型 ８缸 内燃 机 曲轴 主轴 承 的热 弹 性 流体 动力 学 （ Ｅ Ｄ 仿 真模 型 ，并 对 各 主轴 承 润滑 状 况 进行 分 ＴＨ ） 析 。针 对 润滑 状 况较 差 的第 ３主轴 承 ，分 析 油槽 开 设 方案 、相 对 间隙 、轴 承 宽度 和 润 滑油 特 性对 其 润 滑状 况 的影 响 。结 果表 明 ，随着 相 对 间 隙的 增大 ，主轴 承 最 小油 膜厚 度 先 增 大 后 减 小 ， 当问 隙 过 小 时 ，摩 擦 功 耗 较 大 ，润 滑 油 温 度 较 高 ，
曲轴-轴承系统多工况动力学与摩擦学耦合分析
用三 节 点 二 次 Ｔ ｍｏ ｈ ｎ ｏ梁 单 元 建 立 有 限 元 模 ｉ ｓｅｋ
型 。曲轴 的轴颈 部分 用 圆截 面 单元 模 拟 ， 曲柄 臂 部
分 用 等 效 矩 形 截 面 单 元 模 拟 。简 化 后 的 曲轴 有 限 元
模 型见 图 ２ 共 有 ５ ， ２个 单元 ，０ １ ５个 节 点 ， 带 轮 和 皮 飞轮都 简化 为等 效集 中质量 单元 。利用 大 型动力 学 仿 真 软件 Ａ ＤＡＭＳ建 立 弹 性 曲轴一 轴 承 系统 动 力 学 仿真 模型 时 ， 过 ＡＮＳ 通 ＹＳ和 ＡＤ ＡＭＳ接 口一模 态 中性 文件 ， 曲轴 的 几何 、 把 惯性 、 态 等 信 息传 递 模
到 ＡＤ ＡＭ Ｓ中 。 ＡＤＡＭＳ中 只 需 把 图 １ 刚 性 在 中
考 虑多学 科 行 为 的耦 合 分 析 研 究 理 论 上 更 具 合 理
性， 近年来 ， 内燃机 曲轴一 轴 承系统 机械 行为 的研 对
究， 已从单 一学 科 分 析 发展 到 多 学 科 耦 合 分 析［ ］ １。
项 有 意 义 的 工 作 『 。本 研 究 以 某 ４缸 柴 油 机 为 研 究 ６ ］
对象 ， 以实测 示 功 图为计 算 依 据 ， 合 分 析 多 工 况 耦
作 用 下 曲 轴一 轴 承 系 统 动 力 学 和 摩 擦 学 行 为 。
１ 系 统 建模 和 求解 方法
１ １ 动力学 计算模 型 ． 图 １示 出了本研 究 采用 的 ４缸 柴油机 曲轴 一轴 承系统 。在 建 立 曲 轴一 轴 承 系 统 ＡＤ ＡＭＳ动 力 学 仿 真模 型时 ， 掉 主 轴承 的约 束 ， 轴 承 反力 代 替 。 去 用 轴 承的油 膜反 力分别 简化 为两个 分 量 Ｆ Ｆ 通过 ｋ， ｈ，
内燃机滑动轴承磨损机理及失效分析
内燃机与配件0引言内燃机滑动轴承是机械核心零件之一，可靠性较高、工作平稳是其核心优点，但正常使用过程中，持续性对其造成磨损，以及失效现象屡见不鲜，影响其工作效率。
内燃机滑动轴承磨损主要是其表面镀层磨损，其自身磨损程度成为影响轴承承载能力及使用寿命核心因素，所以为进一步保证内燃机滑动轴承使用可靠性，有必要开展其磨损机理分析，研究失效部位表现，确定失效直接及间接成因，采取针对性解决措施，对滑动轴承使用可靠性至关重要。
1内燃机滑动轴承磨损机理针对机械零件而言，其摩擦副从投产至损伤需历经三大阶段，即磨合、稳定、剧烈磨损，且三个阶段呈现的磨损表现不尽相同，主要体现在以下几方面：1.1磨合阶段加工完成之后新零件表面存在一定粗糙程度，以及具有较为突出的尖峰，两个表面通过尖峰真实接触面积较小，所以微凸体间产生较大的接触压力，严重状况下会超出材料屈服强度限值，致使凸体材料发生位移，以及接触面发生变形即局部温度较高，形成熔焊，在其表面相对运动下被撕裂。
同时，微凸体实际运动过程中，易出现划伤、碰撞等。
因此，滑动轴承处于磨合阶段，磨损量急剧增高。
此外，由于零件进行加工及装配时，其表面间隙未处于均匀状态，无法形成稳定的油膜，正处于润滑至混合润滑过渡阶段。
零件持续性处于工作状态，凸体不断处于平缓，促使其接触面积不断增大，单位接触面积与其成反比，同时通过一定时间磨损之后，其油膜逐渐形成处于稳定状态，磨损率随之减小[1]。
1.2稳定期磨损稳定期滑动轴承磨损逐渐趋于平缓，磨损率持续性降低，并达到一定条件下其处于稳定状况，零件摩擦副表面形成稳定的油膜，处于润滑油充足工况下，其消除零件凸体间接触，改善气表面受力状况，促使凸体尖峰受力面积增大，处于均匀受力状态。
此种运行条件，对减少轴承磨损具有一定促进作用，尤其是油膜厚度与接触面粗糙度之比为2:1，摩擦副润滑程度较佳，凸体间几乎未接触，摩擦表面传力主要依附于油膜，所以轴承磨损处于平稳状态。
发动机曲轴磨损案例
发动机曲轴磨损案例一、案例描述本案例涉及一台使用中的发动机曲轴发生磨损。
曲轴是发动机中非常重要的部件，负责将活塞的往复运动转化为旋转运动，以驱动车辆前进。
磨损发生在一个曲轴轴承上，导致曲轴在旋转时产生摩擦噪音，并可能影响发动机的性能。
二、磨损原因分析经过详细检查和分析，发现曲轴轴承磨损的主要原因是润滑不良。
润滑系统未能提供足够的润滑油，导致曲轴轴承在高速运转时受到严重摩擦。
此外，润滑油的清洁度不够，含有大量杂质，也加剧了轴承的磨损。
三、损坏的影响曲轴轴承的磨损对发动机的性能和寿命产生了严重影响。
首先，摩擦噪音的产生会影响驾驶的舒适性。
其次，曲轴轴承的磨损会导致发动机效率降低，功率输出下降。
最后，由于曲轴是发动机的核心部件，其损坏可能会引发一系列其他问题，如连杆断裂、活塞磨损等，最终可能导致发动机完全失效。
四、修复与更换决策针对曲轴轴承磨损的问题，有两种可能的解决方案：修复或更换曲轴。
修复方案包括对磨损的轴承进行研磨，以恢复其光滑度，并更换清洁的润滑油。
如果磨损程度较轻，这是一个可行的选择。
然而，在本案例中，由于磨损程度较严重，修复可能无法完全解决问题，且存在一定的风险。
因此，更换曲轴成为更安全、更可靠的解决方案。
新的曲轴经过精密加工，能够确保轴承的光滑度和正确的配合。
更换曲轴需要专业技术人员进行，以确保新曲轴正确安装和调整。
五、预防措施为了防止类似的问题再次发生，需要采取一系列预防措施。
首先，定期检查润滑系统，确保润滑油充足且清洁。
其次，定期更换润滑油，以避免油泥和杂质的积累。
此外，对于使用较长时间的车主来说，考虑对发动机进行全面检查和维护，以确保各部件的正常运行。
通过实施这些预防措施，可以显著降低曲轴轴承磨损的风险，延长发动机的使用寿命。
同时，车主应选择高品质的润滑油并定期更换，以提供良好的润滑效果。
总之，发动机曲轴轴承磨损是一个严重的问题，需要得到及时解决。
通过分析磨损原因、评估损坏影响、采取修复或更换措施以及实施预防措施，可以确保发动机的正常运行并延长其使用寿命。
内燃机机件磨损机理分析与磨损预测研究
内燃机机件磨损机理分析与磨损预测研究第一章引言1.1 研究背景内燃机是现代工业和交通运输领域最重要的动力机械之一，而内燃机的机件磨损是内燃机运转中不可避免的问题。
随着科学技术的不断发展，人们对内燃机机件磨损机理的研究逐渐深入，为内燃机的性能优化和寿命延长提供了理论依据。
1.2 研究目的本文旨在通过对内燃机机件磨损机理的分析和预测研究，提高内燃机的效率和寿命，为工业和交通运输领域的发展做出贡献。
第二章内燃机机件磨损机理分析2.1 磨损类型内燃机机件的磨损类型主要包括磨粒磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损。
2.1.1 磨粒磨损磨粒磨损是内燃机机件表面被硬质颗粒磨损的现象，通常是由于杂质、沙尘等原因引起的。
2.1.2 疲劳磨损疲劳磨损是由于内燃机机件长时间的受力和振动引起的磨损，这种磨损主要发生在高速旋转零件中。
2.1.3 腐蚀磨损腐蚀磨损是机件表面由于与介质的反应而被剥落的现象。
这种磨损通常发生在化学腐蚀和电化学腐蚀的环境中。
2.2 磨损机理内燃机机件磨损的机理主要包括表面接触变形、表面疲劳破坏和表面腐蚀等。
2.2.1 表面接触变形表面接触变形是机件表面因受到应力而发生的不可逆形变，使得机件表面发生塑性变形，从而使机件表面耗损。
2.2.2 表面疲劳破坏表面疲劳破坏是机件表面由于受到无规律振动或周期负荷而发生的裂纹扩展，从而导致机件表面磨损。
2.2.3 表面腐蚀表面腐蚀是机件表面与环境产生的化学反应导致表面层脱落或被腐蚀，从而导致机件表面磨损。
第三章磨损预测研究3.1 磨损预测的意义内燃机机件的磨损预测可以帮助人们提前发现机件磨损的趋势，从而减少意外损坏的发生，延长内燃机的使用寿命。
3.2 磨损预测方法3.2.1 基于试验数据的磨损预测基于试验数据的磨损预测方法通常是通过对内燃机机件进行负载试验，获得运动学和动力学参数，建立磨损预测模型，从而预测机件的磨损趋势。
3.2.2 基于数学模型的磨损预测基于数学模型的磨损预测方法通常是通过建立内燃机机件的磨损数学模型，通过计算和模拟，预测机件的磨损趋势。
发动机曲轴磨损特性研究
发动机曲轴磨损特性研究作者：赵京伟来源：《科技创新导报》 2012年第3期赵京伟(中北大学机械工程与自动化学院山西太原 030051)摘要:利用摩擦磨损试验机对速度、载荷、间隙等因素对发动机曲轴磨损特性的影响进行研究。
在不同工况下(速度、载荷、间隙)进行了正交试验,试验结果表明,在完全润滑状态下,速度对曲轴磨损量的影响较显著,载荷和间隙对磨损量的影响相对较小。
关键词:柴油机曲轴摩擦磨损正交试验中图分类号:U464 文献标识码:A 文献编号:1674-098X(2012)01(c)-0070-01Abstact:The influence of speed ,load,gap etc on wear characteristics of crankshaft in engine was studied by testing machine. We conducted orthogonal test under different conditions. The results show that: In the full lubrication situation, the influence of the speed on wearing capacity is obvious, the load and gap is smaller.Keywords:Engine；Crankshaft；wear；Orthogonal test近些年来发动机摩擦副的摩擦磨损问题越来越突出。
由于发动机使用条件和要求的严酷性,曲轴是发生故障较多的构件之一。
在实际工程中发动机越来越向重载、高速的方向发展,如何使发动机曲轴在高速、重载的情况下仍然能够保持良好的摩擦润滑性能对发动机的寿命起着很重要的作用。
本文通过摩擦磨损试验,研究在工况条件下速度变化、载荷变化、间隙对连曲轴磨损特性的影响。
1 试验方法试验内容:通过磨损特性试验,研究速度、载荷、间隙对发动机曲轴磨损特性的影响。
内燃机传动中的摩擦学研究
内燃机传动中的摩擦学研究摩擦学是关于摩擦、润滑和磨损的科学。
在内燃机传动系统中，深入研究摩擦学是非常必要的，因为它涉及到内燃机的运转、效率和寿命。
摩擦学是一门交叉学科，涉及到机械学、物理学、化学等多个领域。
本文将深入探讨在内燃机传动中的摩擦学研究。
一、内燃机传动中的摩擦学基础1.摩擦定义摩擦是两个相对运动的物体之间产生的力，其方向与两物体相对运动的方向相反。
摩擦力的大小取决于两物体之间的接触面积、表面的光洁度、材料的性质以及两物体之间的受力情况等因素。
2.摩擦类型内燃机传动中，主要存在两种类型的摩擦：干摩擦和液体摩擦。
干摩擦是没有润滑剂的两个物体接触时产生的摩擦，这种类型的摩擦会导致磨损和热损失，同时还可能会产生噪音和振动。
液体摩擦是润滑剂下两个物体接触时产生的摩擦。
液体摩擦主要是由液压油或润滑油等润滑剂在两个物体表面形成液体膜来减小或抵消摩擦而实现的。
3.摩擦系数摩擦系数指由物体间的摩擦力与压力比出的系数。
其大小取决于物体的材质、条件以及润滑状态等因素。
二、内燃机传动中的摩擦学研究1.摩擦学与内燃机热效率的关系摩擦是内燃机在工作时一个重要的能量损失源。
在内燃机工作中，摩擦阻力会让能量被消耗用于热能的产生，这会导致内燃机不能够获得最大的功率。
因此，减小摩擦力可以提高热效率，从而减少内燃机排放的有害气体和增加能源的利用效率。
2.摩擦学与内燃机寿命的关系摩擦力还会导致内燃机零部件的磨损和疲劳，从而降低其使用寿命。
为了使摩擦系数尽可能的小，提出了许多改进摩擦学的方法。
其中一个非常有效的方法就是在零部件表面上涂一层润滑涂料，可以显著改善零件用时和耐磨性。
3.润滑剂的作用润滑剂是减小摩擦力和磨损的另一种途径。
润滑油或液压油等润滑剂能够通过形成液体膜减少摩擦系数，使润滑垫或摩擦片等零部件表面之间滑动时减小摩擦阻力。
同时，润滑剂也可以冷却零部件表面并防止其过热，促进其寿命的长久，提高其使用效率。
三、结论通过对内燃机传动中的摩擦学的研究，可以发现，摩擦学在提高内燃机热效率和使用寿命方面起到了非常重要的作用。
重型柴油机滑动轴承的摩擦损失分析
重型柴油机滑动轴承的摩擦损失分析
景理琴
【期刊名称】《装备制造技术》
【年(卷),期】2024()4
【摘要】滑动轴承摩擦力损失主要由轴承材料选择、油膜厚度和运动速度等因素
引起。
因此,进一步研究滑动轴承的摩擦力损失对于提高发动机性能和效率非常重要。
在内燃机中,除了活塞组件,轴颈轴承也是摩擦的主要贡献者之一。
通过结合测
量和验证模拟方法,研究了一种最先进的重型柴油发动机在真实运行条件下轴颈轴
承的摩擦损失。
此外,还探讨了使用超低黏度润滑剂进一步减少摩擦的潜力。
研究
结果表明,采用具有HTHS(High Temperature High Shear,高温高剪切)度为3.6 mPa·s的0W20超低黏度油脂(HTHS黏度定义为在150℃下,剪切速率为106 s-1)可满足所研究的发动机的要求。
确定了HTHS黏度的限制,这意味着需要对发动机
或轴颈轴承进行修改以保持发动机的长寿命,并使用具有更低HTHS黏度的润滑剂。
【总页数】4页(P56-59)
【作者】景理琴
【作者单位】运城学院
【正文语种】中文
【中图分类】TK424
【相关文献】
1.双曲柄连杆机构柴油机的摩擦损失分析
2.某柴油机滑动轴承接触摩擦故障的振动特征与状态监测
3.双曲柄机构柴油机燃烧过程和摩擦损失的研究
4.高功率密度柴油机缸套-活塞环摩擦副磨损失效机理
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《内燃机摩擦磨损的研究》通过鉴定
《内燃机摩擦磨损的研究》通过鉴定
佚名
【期刊名称】《广东工业大学学报》
【年(卷),期】1991(000)003
【摘要】机械工业技术发展基金重点项目87TB1015《内燃机摩擦磨损的研究》,
于91年3月7日在广西南宁市通过了由机械电子工业部组织的专家的鉴定。
该项目是由机电部上海内燃机研究所牵头、会同合肥工业大学、复旦大学、广东工学院、南宁机械厂、以及其它十个单位组成的课题组承担,历时三年。
该项目深入地研究
内燃机中活塞—活塞环—缸套、曲轴轴承、凸轮—挺柱和气门—气门座等四对摩
擦副的润滑、摩擦、磨损与磨合机理,以及相应的设计计算方法,并开发出一批
【总页数】1页(P74-74)
【正文语种】中文
【中图分类】T-55
【相关文献】
1.内燃机车KM型抗磨添加剂的摩擦磨损性能研究 [J], 温庆丰;施平;岳文;李国华;
张弘;刘家浚
2.内燃机活塞环-缸套摩擦磨损性能的实验研究 [J], 陈建宏;陈贵清
3.内燃机活塞环-缸套摩擦磨损过程性能研究 [J], 刘伟达
4.内燃机活塞环调质稀土离子渗氮处理的摩擦磨损性能 [J], 陈爱荣;王桂林;王守忠
5.内燃机的摩擦磨损与改善措施 [J], 孙军
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图 8 主轴承最小油膜厚度均方差
从图 8中可以看出 ,在低转速区域 ,最小油膜 厚度波动程度随间隙的增大而减小 ; 当转速高于 2 000 r/m in时 ,较大的轴承间隙则明显导致最小 油膜厚度波动加剧 ,即振动加剧 。随着转速升高 , 间隙不 同 引 起 的 最 小 油 膜 厚 度 的 波 动 差 异 越 发
加强曲轴 、机体等零件的刚度 ,合理提高其加 工精度和部装总装的装配精度 ,改善摩擦表面的 热处理质量和光洁度等 ,是减小轴承功损的有效 手段 。
3 结论
在各个发动机转速下 ,将本文中定量讨论的 曲轴轴承摩擦功率损失影响因素计算结果分别取 差值 ,可得出如图 10所示的结果 。
图 10 各影响因素的差值比较
但是 ,一味地增加轴承间隙也会带来很多问 题 。如 ,间隙增大则增加机油泵负荷 ,同时 ,往往 也导致振动增加 。
以主轴承为例 ,针对图 4 的计算结果进一步 后处理 ,得出各转速下主轴承最小油膜厚度的均 方差如图 8所示 。
设计研究
明显 。 2. 3 轴承直径对轴承摩擦功损的影响
从图 5可以看出 ,随着轴径的放大和发动机 转速的提高 ,轴颈圆周速度增大 ,则轴承摩擦损失 也将增大 ,较小的轴径有利于减小轴承摩擦功损 。
·24·
上海汽车 2009110
在图 5所示的计算中 ,分别计算了 3种情况 。 (1) 情况 1———常规情况 ; (2) 情况 2———主轴径 、曲柄销直径在情况 1 的基础上下降 4% ; (3) 情况 3———主轴径在情况 1 的基础上下 降 4% ,曲柄销直径在情况 1的基础上下降 10%。 其中 ,情况 1的轴承摩擦损失较高 ,而情况 2 和情况 3两者之间的摩擦损失差异并不明显 。由 此可见 ,曲轴轴承摩擦功损对主轴承直径的变化 比较敏感 ,而曲柄销直径变化的影响则较小 。 通过减小轴径可以有效减小轴承功损 ,但是同 时也为曲轴强度带来了风险。过度减小轴径 ,使得 曲轴曲柄臂重叠度下降 。为了保证曲轴的强度 ,同 时兼顾到发动机机械效率 ,必须合理设计轴径。 2. 4 轴承宽度对轴承摩擦功损的影响 由图 6可以看出 ,轴承功损与轴承宽度成正 比 。通常对于径向轴承 ,在完全液力动力润滑条 件下可以认为油膜的包角是一定的 。径向轴承的 摩擦面积正比于轴承宽度 。因此 ,减小轴承宽度 可以减小轴承功损 。 但是 ,过小的轴承宽度会导致轴承比压过高。 如图 9所示 ,以连杆大头轴承为例 ,相同转速下 ,轴 承比压与轴承宽度成反方向变化 。因此 ,在设计轴 承宽度时 ,必须以保证轴承比压为前提 。从轴承设 计手册中可以查询到常用的宽径比设计范围 ,在常 用的选用范围内 ,一般可以保证轴承比压 。
险却很大 ,详见 2. 2 节轴承间隙对轴承摩擦功损 的影响讨论 。
综上所述 ,设计者在采取相应手段降低摩擦 功损的同时 ,必须保证发动机的可靠性 ,同时 ,还 要兼顾其它各个方面的影响 ,单方面影响因素的 最优并不能为发动机整体设计带来最优结果 。比 如极限情况下的润滑可靠性 、振动 、曲轴强度 、轴 瓦强度以及加工成本等 ,都是设计者在设计过程 中要考虑的地方 ,最终的设计往往是兼顾各种因 素的折中方案 。
参考文献
1 王康. 柴油机曲轴轴承润滑技术研究 [D ]. 北京理工大学 硕士学位论文 , 2006.
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3 Christensen H. Stochastic Models for Hydrodynam ic Lubrica2 tion of Rough surface[ J ]. Proc. Inst. Mech. Eng, 1969.
【主题词 】 轴承 摩擦 内燃机
0 引言
1 轴承摩擦功损影响因素
内燃机的机械损失主要是因为摩擦 、附件驱 动 、泵驱动以及流体摩擦损失等引起的 。内燃机 的主要摩擦副包括缸套 2活塞组 、曲轴轴承 、凸轮 2 挺柱及气门等 。根据数据统计 ,可以给出图 1 所 示的大致比例关系 ,由摩擦引起的机械损失占到 总损失的 70%左右 。
·22·
图 5 不同轴径下的功损
图 6 不同轴承宽度下的功损
者对轴承摩擦功损的影响 ,但是 EHD 计算规模很 大 ,且不易收敛 ;若通过实验的方法验证 ,则成本 高昂 ,试验周期很长 。
1993年 ,复旦大学用 Christensen的随机模型 对有限宽动载粗糙轴承进行了润滑分析 ,得到了 粗糙度对轴承承载力 、流量系数和摩擦系数影响 的图表 ,有兴趣的读者可以参考相关文献 。
设计研究
内燃机曲轴轴承摩擦功损研究
王 康 周岳康 (上海汽车集团股份有限公司技术中心 )
【摘要 】 曲轴轴承摩擦功率损失是影响发动机机械效率的主要因素之一 。文章以某型号小型汽油机为
例 ,建立了发动机曲轴系动力学模型和轴承润滑模型 ,分别针对润滑油 、轴承间隙 、轴径及轴承宽度变化进行相 应计算 ,详细分析以上几种因素对轴承摩擦功损的影响 ;同时结合一些实验现象 ,定性分析了轴颈粗糙度和轴承 座刚度对轴承摩擦功损的影响 ;最后得出一些有益的结论 ,以期能为设计者在发动机设计过程中就如何减小摩 擦功率损失提供一些指导 。
润滑是减少摩擦损失的关键 。选择合适的润 滑油可以有效地降低摩擦 。在动力学模型中 ,分
收稿日期 : 2009 - 04 - 22 上海汽车 2009110
·21·
设计研究
别选用 SAE5W 30 和 SAE15W 40 润滑油进行试验 计算 ,得到的曲轴轴承摩擦功率损失计算结果如 图 3所示 。
4 西安交通大学内燃机教研室. 内燃机原理 [M ]. 北京 : 中 国农业机械出版社 , 1981.
A bstract
Friction power loss of crankshaft bearings is one of important factors that affect internal2combustion engine’s efficiency. In this paper, author researches a small gas engine. B uild dynam ics model and lubrica2 tion model for crankshaft and get som e good results by the change of oil type, bearings’ clearance, jour2 nal diam eter and w idth of bearings. According to a2 nalysis and test data, author discusses effects to crankshaft bearings’ friction power loss that due to a2 bove components, roughness of journal surface and deformation of bearing housing. Give som e conclu2 sions that are good to help designer to reduce friction power loss by op tim ization design.
针对图 3 的计算结果进一步处理 ,可以得到 不同转速下使用两种润滑油时的轴承摩擦功损差 值 ,如图 7所示 。
上海汽车 2009110
图 7 SAE5W 30和 SAE15W 40的功损差值
由图 7可知 ,低转速下两者功损差异并不明 显 ,随着转速的升高 ,两者功损差异也逐步升高 , 这种变化趋势和机油的性能是密不可分的 。
图 3 不同油品的轴承功损
1. 2 轴承间隙 轴承间隙对润滑有很大影响 。合适的轴承间
隙 ,有利于液力动力润滑的建立 。图 4 所示的是 不同间隙下的轴承摩擦功损 。
图 4 不同间隙下的功损
1. 3 轴径 轴径也 是 影 响 轴 承 摩 擦 功 损 的 主 要 因 素 之
一 。图 5所示的是轴径变化和轴承摩擦功损的关 系。 1. 4 轴承宽度
有效降低摩擦 ,是发动机提高机械效率 、减少 功率损失的有效手段 。其中 ,有效减小曲轴轴承 的摩擦是减摩研究的重点内容之一 。
本文将就如何减少曲轴轴承引起的摩擦功率 损失展开一些讨论 。
图 2 动力学模型 GU I
下文将分别就影响轴承摩擦的几种主要因素 进行分析 ,在合理的设计范围内改变各个影响因 素的设计值 ,通过对比计算 ,以期得到有益的结 论。 1. 1 润滑油
轴承宽度决定了轴承摩擦面积 。图 6所示是 轴承宽度对轴承摩擦功损的影响 。其中 : PB 为连 杆大头轴承 ; MB 为主轴承 。 1. 5 轴颈粗糙度及轴承座变形
要定量探讨轴颈粗糙度和轴承座变形对摩擦 功损的影响比较困难 流体力学 ( EHD )模型进行仿真计算 ,可以考察两
为有效 考 察 不 同 因 素 对 曲 轴 轴 承 润 滑 的 影 响 ,以某小型汽油机为例 ,建立发动机曲轴系统动 力学模型和轴承润滑模型 。为得到曲轴准确的质 量属性及几何参数 ,同时又能够快速校核 ,将曲轴 定义为柔性体 ,机体和活塞组定义为刚体 ,如图 2 所示 。
图 1 内燃机机械损失示意图
由图 10可以看出 ,在合理的设计范围内 ,轴 承间隙 、轴承直径 、轴承宽度以及润滑油牌号对曲 轴轴承摩擦损失的影响程度是不同的 。其中润滑 油对轴承摩擦功损的影响最大 ,不同牌号的润滑 油在 6 000 r/m in时 导 致 的 摩 擦 功 损 差 异 超 过 600 W ;轴承间隙对曲轴轴承摩擦损失的影响最 小 , 6 000 r/m in时其导致的摩擦功损差异仅略高 于 200W ,与此同时 ,由于间隙变化带来的振动风
一般在润滑油选用时满足润滑需要即可 ,盲 目选用高粘度润滑油 ,势必增加发动机的摩擦功 率损失 。但是 ,在某些情况下 ,如高温 、高转速等 情况 ,为了保证发动机润滑性能 ,必须要牺牲一部 分低速下的功率而选用较高粘度的润滑油 。 2. 2 轴承间隙对轴承摩擦功损的影响