[發明專利]一種微小型轉子發動機徑向密封片摩擦損失預測方法

有效

• 申請號: 201710957030.5
• 申請日: 2017-10-16
• 公開（公告）號: CN107687368B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 劉金祥;左正興;張帥
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: F02B55/00
• 分類號: F02B55/00;F02F11/00;G06Q50/04
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 毛燕

1.一種微小型轉子發動機徑向密封片摩擦損失預測方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟一：分析徑向密封片做平面復合運動的軌跡，建立密封片和氣缸內壁之間油膜法向力P_h、微凸體法向力F_asp和其他所受載荷之間的擬靜力學平衡方程，如下式所示

其中，F_spr為彈簧片預緊力；F_Pb為密封片底部所受氣體力；P_la為引導燃燒室氣體壓力；P_ta為跟隨燃燒室氣體壓力；θ為引導側油膜浸潤角；θ_t為跟隨側油膜浸潤角；R_s為密封片頂端曲率半徑；P_h為油膜產生的法向壓力；F_asp為微凸體產生的法向壓力；B為密封片厚度；M為密封片質量；R_cη,R_cξ為密封片的質心坐標；a_ox和a_oy為徑向密封片的慣性力，α表示為曲軸轉角，α是β的三倍；

根據擬靜力學平衡方程求取徑向密封片除油膜法向力P_h、微凸體法向力F_asp之外其他所受載荷，其他所受載荷如下式所示

步驟二：建立油膜法向力P_h與油膜厚度h之間的關系，并建立微凸體法向力F_asp與油膜厚度h之間的關系；

步驟三：調整油膜厚度h實現間油膜法向力P_h、微凸體法向力F_asp和其他所受載荷之間的擬靜力學平衡，進而根據油膜厚度h確定油膜法向力P_h、微凸體法向力F_asp；

步驟四：確定徑向密封片和氣缸內壁之間油膜切向力τ_h和微凸體切向力F₀；

步驟五：根據步驟四中確定的油膜切向力τ_h和微凸體切向力F₀，確定徑向密封片和氣缸內壁之間的摩擦損失；

徑向密封片和氣缸內壁之間的摩擦損失為

其中：θ_l為引導側油膜浸潤角；θ_t為跟隨側油膜浸潤角；R_s為密封片頂端曲率半徑；B為密封片厚度。

2.如權利要求1所述的一種微小型轉子發動機徑向密封片摩擦損失預測方法，其特征在于：步驟六：根據步驟五確定的徑向密封片和氣缸內壁之間的摩擦損失，指導微小型轉子發動機徑向密封片設計和工程應用，解決實際工程問題。

3.如權利要求1或2所述的一種微小型轉子發動機徑向密封片摩擦損失預測方法，其特征在于：步驟二具體實現方法為，

步驟2.1：建立油膜法向力P_h與油膜厚度h之間的關系；

考慮粗糙度對密封片和氣缸之間潤滑狀態的影響，采用平均雷諾方程，建立微小型轉子發動機徑向密封片和氣缸內壁之間的混合潤滑模型，所述的混合潤滑模型即為油膜法向力P_h與油膜厚度h之間的關系；

其中，φ_x為壓力流量因子，φ_s為剪切量因子，φ_c是接觸因子，h為油膜厚度，μ為潤滑劑黏度，U為密封片相對于氣缸的速度，σ為綜合粗糙度t為時間；P_h為油膜壓力；

步驟2.2：建立微凸體法向力F_asp與油膜厚度h之間的關系；

徑向密封片和氣缸內壁之間的微凸體法向力F_asp為，

F_asp＝KE′F_2.5(H)

上式即建立微凸體法向力F_asp與油膜厚度h之間的關系；

其中：K是由粗糙度決定的綜合參數，E'為兩者材料的總和彈性模量，H為油膜厚度h與綜合粗糙度σ的比值；F_2.5(H)為描述徑向密封片和氣缸之間的粗糙峰分布的函數，

其中，A為系數，z為指數。