发动机连杆衬套微动特性研究

的工 作 可靠 性 指标 。在发 动 机运 行 的过程 中 ， 连 杆 小 头 受 到 活 塞 销交 变 载 荷 以及 连 杆 自身 的惯 性 力
的影 响 。 南于连 杆小 头 和衬 套 的材 料 特性 的不 同 ，
其 接 触 面 上 在 承 受 相 同 的 接触 压 力 时会 产 生 不 同
方 伟
（ 中北大 学）
［ 摘要 ］在发 动机 运行 的过 程 中，连 杆 衬套 受到 活 塞销 交 变载荷 以及 连杆 自身的惯 性 力的作
用 。 由于连 杆 小 头和衬 套 的材 料特 性 不 同 。 其接 触 面上在 承 受相 同的接 触 压 力 时会 产 生不 同程 度
的 变形 ， 导 致 两接 触体 在接 触 面上 相 互错 动 。 引起 微 动磨 损 ， 还 会 引起 微动 疲 劳 ， 这会 导 致连 杆衬 套过 盈量 不足 ， 从 而会 对发 动机 造 成严 重 的破 坏 。本 文 结合 某型 柴 油机 连 杆 小头和 衬套 的 实 际工 况， 利 用接 触 力 学理论 和 有 限元 方法 ， 以分析 衬套 微 动特 性 为 目的对其 接 触过 程进 行 数值 有 限元 模拟 分析 。
导致 衬套 过盈 量 的不 足 。过盈 量不 足易使 连 杆与 活
塞运动不一致 ， 产 生 冲击 发 动 机 汽 缸 ， 使 发 动机 的 噪声加大 ， 传递效率严重下 降， 功 率 也 随着 一 起 下 降 。 如果 衬套 转 动 幅度 较大 堵 塞油 孔 的话 。 会 导致
高， 对连杆小头衬套的结构设计 、 制 造 技 术 以及 零 件质量 的要 求也 在不 断地 提Baidu Nhomakorabea 。
［ 关键 词 ］ 连 杆衬 套
微动特 性
有 限元
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：Ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｒ ｏ ｄ ｂ ｕ ｓ ｈ ｉ ｎ ｇ ｓ Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ Ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ
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内 燃 机 与 配 件
２ ０ １ ３年第 ７期
发动机连杆衬套微动特性研 究
Ｆｒ ｅ ｔ ｔ ｉ ｎｇ Ｃｈａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｃｏ ｎｎｅ ｃ ｔ ｉ ｎｇ Ｒｏ ｄ Ｂｕ ｓ ｈ ｉ ｎｇ ｏ ｆ Ｅｎｇ ｉ ｎｅ
通过 上 面 的分 析可 知 。 连 杆 小头 衬 套 需 要有 以
下几 个 方 面 的 良好 特 性 ： ① 较 好 的耐 磨 性 、 高 的承
衬套 和小 头进 行 于摩擦 。有 时 由于 供油 不足 衬套 和
活塞 销抱 死 可引起 连杆 断裂 。给发 动机带 来严 重 的 破坏 。因此研 究 连杆 和衬 套之 间 的微 动特 性对 提高 连杆衬 套 的使用 寿 命意 义重 大 。
１ 连 杆 衬 套 微 动 的 危 害
连 杆 衬 套 通 常 是 以 过盈 配 合 的 方 式 紧 固在 连 杆 小 头上 。连杆 小头衬 套 是发 动机 的主要 易损 件之
一
２ 连 杆 衬套 的概 述
柴油 机 连杆 衬 套 是连 杆 小 头 和 活塞 销 的重 要 连 接 部 件 。它 实 际上 是连 杆 小 头轴 承 的轴 承 衬 垫 ． 通
载能力 ； ②小的干摩擦系数 ； ③较好的抗 粘咬性 ； ④ 弹性模量和结构刚度大； ⑤结构紧凑 、 质量轻 ； ⑥经
济性好 。所 以对连 杆小 头 的各 项 性能 的分 析是 必不 可少 的 。 只有 在 熟 知 衬 套 各 种 参 数 对 其 性 能 的 影
件惯 性 力 较 高 ， 加 上 油 膜 润 滑不 充 分 ， 工 作 条 件 十
分恶劣 。 连杆衬 套会 出现 磨损 、 烧蚀 和 冲蚀 。 严重 的 会 堵 死 油孔 引发 事 故 。在设 计 环 节 当 中 ， 衬 套 的 结 构参 数 包括 结 构尺 寸 、 与 活塞 销 的 配合 间 隙 和重 量 等 参数 都 将 影 响发 动 机 的 曲柄 连 杆 机 构 的结 构 设 计 。以及 发 动机 的噪 声 和 振 动 控 制 等 技 术 性 能 指 标 。 因此 ， 随着 内燃 机 的经 济 指标 与技 术 指标 的提
程度 的变 形 ，导致 两 接 触体 在 接触 面 上相 互 错 动 ， 即 为微动 。由于 连杆 衬套 承受 的是 呈周期 变化 的活 塞 销传 递 的交 变 载荷 ， 所 以其过 盈 配 合 的接 触 面会 出现不 断 变化 的微动 幅值 ， 进 而产 生 变化 的微 动接 触 。微 动 不但会 引起 微动 磨 损 ， 还会 引起 微 动疲 劳， 进 而使 衬 套 萌 生 裂 纹 或 者 产 生 过 度 磨 损 ． 最 终
。
其 Ｔ作 的可靠 性 与 寿命 ， 将 直 接影 响 到 内燃 机
常 以过 盈 的方式 与连 杆小 头 的轴 承座 孔相 配合 。在 实 际工 作 中承 受 着 连 杆 组 件 惯性 力 和 活 塞传 递 的
爆 发 压 力 的交 替 作 用 。又 由于 汽缸 工作 温 度 的 影 响， 连杆 衬套 工作 温度 一般 在 １ ５ ０ ￣ Ｃ 左右 ， 且 连杆 组