[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

本發明公開的一種微小型轉子發動機徑向密封片摩擦損失預測方法，屬于微小型發動機領域。本發明包括如下步驟：步驟一：分析徑向密封片做平面復合運動軌跡，建立密封片和氣缸內壁之間油膜法向力、微凸體法向力和其他所受載荷之間的擬靜力學平衡方程；步驟二：建立油膜法向力與油膜厚度之間關系，建立微凸體法向力與油膜厚度之間關系；步驟三：調整油膜厚度，根據油膜厚度確定油膜法向力、微凸體法向力；步驟四：確定徑向密封片和氣缸內壁之間油膜切向力和微凸體切向力；步驟五：確定徑向密封片和氣缸內壁之間的摩擦損失；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。

技術領域

本發明涉及一種微小型轉子發動機徑向密封片的預測方法，屬于微小型發動機領域。

背景技術

隨著便攜設備和小型無人機等裝備的迅速發展，微小型的動力和能源系統表現出巨大的市場和應用。轉子發動機結構簡單、運轉穩定、振動小、易于微小型化，因而得到了廣泛的關注。

微小型轉子發動機由于燃燒室小，燃燒難以組織。另外面容比大，氣缸溫度容易損失，導致氣缸溫度低進而導致火焰容易發生焠熄，面容比大還會造成熱量損失嚴重。因此微小型轉子發動機的指示功率比較低。

為了減小體質和質量，微小型轉子發動機往往略去潤滑系統。這種情況下潤滑油必須首先混入燃料中，通過燃料的攝入進而達到燃燒室，這樣潤滑方式的效果一般比具有潤滑系統的潤滑效果差，但是目前這種情況下徑向密封片和氣缸內壁之間的機械損失難以測量和計算。因此提出一種預測微小型轉子發動機中徑向密封片和內壁之間摩擦損失的方法很有必要。

發明內容

本發明公開的一種微小型轉子發動機徑向密封片摩擦損失預測方法，要解決的技術問題為實現對微小型轉子發動機徑向密封片摩擦損失預測。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的：

本發明公開的一種微小型轉子發動機徑向密封片摩擦損失預測方法，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。