[发明专利]一种微小型转子发动机径向密封片摩擦损失预测方法

说明书

本发明公开的一种微小型转子发动机径向密封片摩擦损失预测方法，属于微小型发动机领域。本发明包括如下步骤：步骤一：分析径向密封片做平面复合运动轨迹，建立密封片和气缸内壁之间油膜法向力、微凸体法向力和其他所受载荷之间的拟静力学平衡方程；步骤二：建立油膜法向力与油膜厚度之间关系，建立微凸体法向力与油膜厚度之间关系；步骤三：调整油膜厚度，根据油膜厚度确定油膜法向力、微凸体法向力；步骤四：确定径向密封片和气缸内壁之间油膜切向力和微凸体切向力；步骤五：确定径向密封片和气缸内壁之间的摩擦损失；根据步骤五确定的径向密封片和气缸内壁之间的摩擦损失，指导微小型转子发动机径向密封片设计和工程应用，解决实际工程问题。

技术领域

本发明涉及一种微小型转子发动机径向密封片的预测方法，属于微小型发动机领域。

背景技术

随着便携设备和小型无人机等装备的迅速发展，微小型的动力和能源系统表现出巨大的市场和应用。转子发动机结构简单、运转稳定、振动小、易于微小型化，因而得到了广泛的关注。

微小型转子发动机由于燃烧室小，燃烧难以组织。另外面容比大，气缸温度容易损失，导致气缸温度低进而导致火焰容易发生焠熄，面容比大还会造成热量损失严重。因此微小型转子发动机的指示功率比较低。

为了减小体质和质量，微小型转子发动机往往略去润滑系统。这种情况下润滑油必须首先混入燃料中，通过燃料的摄入进而达到燃烧室，这样润滑方式的效果一般比具有润滑系统的润滑效果差，但是目前这种情况下径向密封片和气缸内壁之间的机械损失难以测量和计算。因此提出一种预测微小型转子发动机中径向密封片和内壁之间摩擦损失的方法很有必要。

发明内容

本发明公开的一种微小型转子发动机径向密封片摩擦损失预测方法，要解决的技术问题为实现对微小型转子发动机径向密封片摩擦损失预测。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明公开的一种微小型转子发动机径向密封片摩擦损失预测方法，包括如下步骤：

步骤一：分析径向密封片做平面复合运动的轨迹，建立密封片和气缸内壁之间油膜法向力P_h、微凸体法向力F_asp和其他所受载荷之间的拟静力学平衡方程，如下式所示

其中，F_spr为弹簧片预紧力；F_Pb为密封片底部所受气体力；P_la为引导燃烧室气体压力；P_ta为跟随燃烧室气体压力；θ为引导侧油膜浸润角；θ_t为跟随侧油膜浸润角；R_s为密封片顶端曲率半径；P_h为油膜产生的法向压力；F_asp为微凸体产生的法向压力；B为密封片厚度；M为密封片质量；R_cη,R_cξ为密封片的质心坐标。a_ox和a_oy为径向密封片的惯性力，α表示为曲轴转角，α是β的三倍。

根据拟静力学平衡方程求取径向密封片除油膜法向力P_h、微凸体法向力F_asp之外其他所受载荷，其他所受载荷如下式所示

步骤二：建立油膜法向力P_h与油膜厚度h之间的关系，并建立微凸体法向力F_asp与油膜厚度h之间的关系。

步骤2.1：建立油膜法向力P_h与油膜厚度h之间的关系。

考虑粗糙度对密封片和气缸之间润滑状态的影响，采用平均雷诺方程，建立微小型转子发动机径向密封片和气缸内壁之间的混合润滑模型，所述的混合润滑模型即为油膜法向力P_h与油膜厚度h之间的关系。