某型柴油机主轴承设计与润滑分析.pdf

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1、明振海曹中文：某型柴油机主轴承设计与润滑分析5某型柴油机主轴承设计与润滑分析MainBearingDesign＆LubricationAnalysisofDieselEngine明振海曹中文(中北大学)[摘要]本文根据某型柴油机主轴承的工作环境对其进行结构设计，并采用AvLEXCITEDe—signer软件，建立主轴承与主轴颈之间动力润滑的计算模型来仿真计算主轴承最大油膜压力和最小膜厚度的动态变化，总结出主轴承与主轴颈之间配合间隙对于轴承润滑影响规律。[关键词]主轴承；润滑；AVLEXCITEDesignerKeywords：MainBearing；1ubr

2、ication；AVLEXCITEDesigner1引言所设计的主轴承采用三层结构轴瓦设计．钢背高速柴油机中．轴承与轴颈之间的相对滑动摩材料为08AL低碳钢，减摩层材料为6％低锡铝合擦速度可高达lOm／s以上，在此高速下运动．即使是金，表面镀层材料为PbSnl0。液体摩擦，也会产生大量摩擦热。由于柴油机使用3主轴承结构确定工况(转速、负荷)经常变动，容易发生所谓边界摩轴承孔直径D、宽度B和径向间隙△是径向滑擦。一旦边界油膜破裂金属材料就可能直接接触，动轴承的三个基本参数f3I41。发生固体(干)摩擦，造成强烈磨损，甚至表面熔化，3．1直径与宽度这是必须避免的

3、。再次，发动机机油在高温作用下通常用宽径比B／D表示轴承的相对尺寸。B／D<不断被氧化变质，形成有机酸，对轴承表面产生腐0．4称为窄轴承，B／D=O．4—0．6称为正常宽度轴承，蚀作用。油中机械杂质(外来砂土以及磨损颗粒)也D>0．6称为宽轴承。一般低速内燃机采用正常宽度逐渐积累，使轴承和轴颈表面遭受擦伤。此外，曲轴轴承，高速内燃机由于纵向尺寸控制较严，强化内燃和曲轴箱等制造有误差，在工作中还可能发生变机要求曲轴刚度大，通常多采用窄轴承。润滑油膜形，使轴颈与轴承之间产生局部的负荷集中(边缘承载能力与轴承宽度三次方成比例，为形成足够厚负荷等)，影响轴承的正常工

4、作¨ll。度的油膜，希望尽量选用较大的B／D值，但宽度过随着对柴油机性能要求的日益提高，尤其是高大，润滑油流量减少，摩擦发热加剧，润滑油温度升功率密度柴油机的研制要求，其设计追求的目标也高，粘度下降，油膜厚度反而减薄。普通平轴瓦主轴日益严格：提高工作可靠性和寿命．降低燃油消耗承的B／D值的一般范围为0．3～0．6。率，尽可能地提高输出功率，降低摩擦损耗等。对应3．2轴承间隙于主轴轴承来说，就要求其减小尺寸、承受更高载轴承孔径D与轴颈直径d之差称为径向间隙，荷、在更薄的油膜下工作等，所有这些将使主轴承即．通常设计计算中用相对间隙表示：工作处于更加苛刻的状态。因

5、此，对柴油机主轴承tf，=△／D(‰)(1)的润滑性能进行研究具有十分重大的意义。lf，的数值对轴承润滑性能有极大的影响。减小tf，2设计初始条件值可以使油膜承载能力提高；但tf，值过小，润滑油本文所涉及的柴油机相关数据：标定转速2200d流量减小，摩擦发热加剧，使润滑油温度上升．粘度min，标定功率1103kW，气缸直径×行程150~160mm，下降，润滑油膜厚度反而减薄。连杆长255mm，曲柄半径80mm．主轴颈直径140mm，对于本设计的剖分式普通平轴瓦．材料为铝基主轴颈直径公差0．022mm，主轴颈宽度52ram，轴承轴承合金，一般选其相对问隙为0．

6、801．5‰。已知主座孔内径150mm，轴承座孔内径公差0．022mm，连杆轴颈直径d=140mm，由~=A／D，计算D范围得：D=轴颈宽度79mm，主轴颈过渡圆角R6。’140．112～140．21ram6内燃机与配件2011年第7期而由B／D=O．3～0．4．得B=42．0336～56．086mm．设小和最大胀大量分别为：0．030mm和0．052ram．主轴计轴瓦内表面外缘倒角45。，厶=lmm，已知主轴颈宽瓦壁厚最小与最大值分别为5mm和5．015mm。据式度为52ram，主轴颈过渡圆角为R6，得：B=52"6~2+(2)得装配间隙值：lx2=42r

7、am。由150柴油机标定转速2200dmin时的示功图△Dlrrd一2fx+唼坚-：0．011mm(如图1)，通过z-P∑计算轴承所受的径向cosp△DlⅡHd2n+I±：0．085mm力得：在曲轴转角为12。时，轴承所受的径向力最大，为190311．73N。3．3结构要素的确定3-3．1壁厚、合金层与镀层厚度比压：=鲁==33．9842MPa,轴壁厚e包括衬背厚度、合金层厚度和表面镀颈线速度：y==—0．—14x2200w：16层厚度。近代柴油机趋向采用尽量小的壁厚，以获．12684rrds，由得较小的外形尺寸和重量，或保证较大的轴颈直径6％锡铝合金的机械

8、性能：比压[p，=36MPa，p<和座孔刚度。壁厚的