曲柄连杆机构连杆机构动压润滑

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1、实用连杆–滑块连接处有间隙的曲柄滑块机构动压润滑动态分析GregoryB.Daniel,KatiaL.Cavalca摘要：传统的滑块曲柄连杆机构广泛应用于机械系统。在机构连接处使用动压轴承特别有利于减少摩擦，主要在润滑特别的位置如连杆–滑块连接处。这种动压轴承把滚动和滑动归为一类。本文针对这一特殊问题提出数学模型：考虑为曲柄连杆机构的轴承有两种运动相互作用的动力学的润滑现象。两种模型都曾被用来分析系统动力学，第一个是Eksergian模型：连杆末端与轴承表面是接触假设，相当于轴承之间没有间隙。第二个Lagrange模型：轴承外圈与内圈有间隙的液压润滑模型。在这种情

2、况下，他们是一种多自由度的相对运动。流体动力润滑数学模型可以以获得系统更真实的结果。关键词：连接间隙，动压润滑，压力分布，Eksergian运动方程，Lagrange运动方程。1引言在众多观点中润滑系统是使机器的最佳性能的一个重要因素，例如，润滑和保护部件，减少摩擦，清洗和冷却内部机件。这些系统的运转需要合适的条件因此，过多或润滑不足都会严重损害部件。许多机器的部件包括众多的动压轴承，而在连杆–滑块处的尤为重要，因为这是一类集两种运动于一体的动压轴承。它不像传统的滑动轴承，这类轴承不完成一个完整的旋转。因此，最近几年越来越需要研究这一特定类型的流体动力轴承和机器动

3、态行为的影响。到目前为止，Musashi技术研究机构大多数都在研究滑块-连杆接头处的轴承。事实上，该研究所已开发和建造对滑动销的润滑和摩擦研究设备已有15年以上。例如Takiguchi等[1]，研究了一种旋转浮动式活塞销在汽油动力汽车发动机的应用。三年后，Takiguchi等[2]提出了一种测量设备，润滑状态下测得的流体动力轴承摩擦力。在另一项研究中，Suhara等[3]在汽油机活塞销处检测润滑条件，包括长度参数分析，内径和活塞销的材料。最近，Zhang等[4.5]有人开发工具进行活塞销磨损调查。2005年，LigierandRagot[6]分析了动压轴承活塞销。

4、一年后，他们又根据四冲程发动机运行概况，这些作者提出活塞杆接头流体动力轴承的保护在于供油。如前面所述，曲柄连杆机构的动压轴承包含两类运动。因此，一个可靠的的机构数学模型必须考虑连杆–滑块连接处轴承的情况。由于滑块–连杆机构的广泛应用，许多研究都集中在设计数学模型及分析该机械系统的动力学。Schwab,MeijaardandMeijers[8]比较曲柄-滑块的动态行为机制，分为赫兹接触损耗模型，碰撞模型和流体动力模型。在前面所述工作过程，作者还考虑了动态机构弹性和刚性的影响。结果表明，假设连接杆为弹性元件，在润滑条件下，能明显降低振动机理的动态响应。Flores等[

5、9]人分析了曲柄连杆机构干接触无摩擦、干接触有摩擦、考虑了小偏心率和高偏心率的摩擦接触混合模型的动压润滑，他们的研究结果表明，干接触有摩擦更现实比干接触无摩擦更接近实际，因为动态响应下有巨大的振荡。结果显示混合模型的动态响应振荡最小，但没有文献支持这一结果。此后不久，Flores[10]等人分析在滑块连杆处干摩擦和动压润滑的影响。得到的结果是干接触无摩擦模型呈高振荡，与干摩擦模型更远离真是结果。动压轴承模型下，结果与理想的连接得到得到的结果很相似。Erkaya,SuandUzmay[11]分析了曲柄连杆机构加大连杆和曲柄销的偏心后的运动学和动力学。他们把此结果进行

6、了评价和传统的结果相比。这种比较表明，传统和改良曲柄连杆机构在具有相同的行程和缸内气体压力下，改良的输出扭矩更大。KhemiliandRomdhane[12]分析了有间隙的曲柄-滑块机构平面弹性动力学，与用ADAMS软件进行仿真模拟的数值结果和实验测试的实验结果比较，他们发现，间隙的存在影响了动态系统的响应，它相当于耦合器作用机械中的悬挂系统。EstupiñanandSantos[13]开发一个直线往复式压缩机数学模型。他们分析文档实用了机械系统的动力学，针对基于多体动力学的机械部件动力学（刚性部件）和有限元方法（弹性元件）。他们还利用雷诺兹方程评估了流体动力对动

7、压轴承的影响。他们的研究结果显示最大力和最小油膜厚度是在上止点和由于曲轴倾斜振荡使曲柄非线性增加的轨道时，倾斜振荡受曲柄销的长度的影响。这项工作涉及的滑块曲柄机构和–流体动力润滑的动态特性分析。为此，分析是基于偏心值不同的润滑条件不同的两种模式，第一个模型是连杆末端连接到轴承表面的滑块与连杆的理想连接状态；第二个模型，连杆末端有滑块润滑孔间隙的动压润滑条件。在这种情况下，连杆与滑块之间通过润滑油产生流体力相互作用，使滑块的运动相对于连杆是自由的多度运动。因此，结论是由一个有理想的接头模型和一个动压轴承接头模型的混合模型得到的。因此，这种分析的重要参数是流体动力润滑

8、的最小油膜