[發明專利]一種計算翻邊軸承耦合潤滑與動力學特性參數的方法

有效

• 申請號: 202211684221.6
• 申請日: 2022-12-27
• 公開（公告）號: CN115935687B
• 公開（公告）日: 2023-09-08
• 發明（設計）人: 趙濱;施佳皓;盧熙群;徐含章;陳銳;郭懷謙;呂圣
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/11;G06F119/14
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 杜娟

本發明公開了一種計算翻邊軸承耦合潤滑與動力學特性參數的方法，涉及柴油機仿真技術領域。本發明主要包含三個模塊：翻邊軸承徑向止推熱彈流耦合潤滑模塊，翻邊軸承動力學特性參數計算模塊和翻邊軸承相對位置反饋模塊。既考慮軸向一體運動對徑向潤滑軸向動壓效應與止推潤滑變間隙效應聯動規律、徑向一體運動對徑向潤滑變間隙效應與止推潤滑變域效應聯動規律；又考慮潤滑油膜在翻邊軸承公共邊界上的流量、壓力與熱對流，最終形成翻邊軸承徑向與止推瞬態潤滑耦合分析方法。在此基礎上，進一步考慮耦合效應下的翻邊軸承徑向/軸向潤滑油膜剛度、阻尼特性，實現對翻邊軸承動力學與摩擦學的精確仿真，以解決翻邊軸承潤滑失效問題。

技術領域

本發明涉及柴油機仿真技術領域，屬于一種計算翻邊軸承耦合潤滑與動力學特性參數的方法。

背景技術

曲軸-軸承系統作為柴油機中的關鍵部分，其潤滑性能會直接影響柴油機的可靠性和壽命。翻邊軸承一般位于曲軸末端，是徑向支撐曲軸并防止其軸向竄動的重要部件，極易出現油膜間隙很小的情況，潤滑工況較為惡劣，經常伴隨高溫燒蝕現象，進而降低柴油機壽命。

目前國內針對翻邊軸承的研究已有一定基礎，但研究往往將翻邊軸承簡化為止推軸承，實際燒蝕的發生位置除了翻邊軸瓦止推面外，還有徑向部分靠近止推側的瓦面，單獨的徑向或止推軸承簡化分析無法解釋這一現象。且隨著曲軸的運行，軸承的動力學特性也會發生變化，進而影響翻邊軸承的穩定性。

因此，提出一種計算翻邊軸承耦合潤滑與動力學特性參數的方法，建立一個綜合考慮翻邊軸承徑向止推熱彈流潤滑與動力學特性的仿真模型，并建立翻邊軸承徑向止推部分的壓力耦合與熱耦合關系，從而更準確的闡釋產生燒蝕的潤滑機理，揭示瞬態過程中的翻邊軸承潤滑與動力學規律，為翻邊軸承的燒蝕故障及失穩分析提供理論支撐，解決現有技術存在的困難，是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種計算翻邊軸承耦合潤滑與動力學特性參數的方法，綜合考慮翻邊軸承徑向止推熱彈流潤滑與動力學特性的仿真模型，并建立翻邊軸承徑向止推部分的壓力耦合與熱耦合關系，從而更準確的闡釋產生燒蝕的潤滑機理，揭示瞬態過程中的翻邊軸承潤滑與動力學規律，為翻邊軸承的燒蝕故障及失穩分析提供理論支撐。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種計算翻邊軸承耦合潤滑與動力學特性參數的方法，包括以下步驟：

S1、獲取翻邊軸承的結構參數和運行工況；

S2、設定時間t；

S3、利用翻邊軸承徑向止推熱彈流耦合潤滑模塊，計算得到油膜承載力；

S4、完成S3后，利用翻邊軸承動力學特性參數計算模塊，計算剛度阻尼；

S5、完成S4后，利用翻邊軸承相對位置反饋模塊，判斷是否完成內燃機計算周期，若是，則輸出并保存翻邊軸承工作特性參數結果；若否，則進行S6；

S6、根據對應時刻的載荷計算翻邊軸承徑向與軸向位移，更新止推部分計算域及網絡，將各軸承下一時刻的相對位置作為翻邊軸承徑向止推熱彈流耦合潤滑模塊及翻邊軸承動力學特性參數計算模塊的輸入參數繼續進行計算。

上述的方法，可選的，S3的具體內容為：根據輸入的翻邊軸承的結構參數和運行工況，計算徑向部分和止推部分的油膜厚度；

在得到油膜厚度的基礎上，引入考慮軸向速度的平均雷諾方程，求解平均雷諾方程，利用有限差分法，分別計算得到徑向和止推部分的油膜壓力分布，循環迭代直到滿足壓力收斂判斷，壓力邊界采用雷諾邊界條件；