[发明专利]混合润滑状态下船用柴油机凸轮副摩擦-闪温预测方法

权利要求书

1.混合润滑状态下船用柴油机凸轮副摩擦-闪温预测方法，其特征在于，包括：

步骤(1)：分别构建考虑表面真实粗糙度的雷诺方程、膜厚方程、承载方程以及摩擦-闪温方程，耦合得到凸轮副摩擦-闪温预测模型；

步骤(2)：输入待测配气机构运行参数至所述凸轮副摩擦-闪温预测模型，得到预测结果。

2.根据权利要求1所述的混合润滑状态下船用柴油机凸轮副摩擦-闪温预测方法，其特征在于，步骤(1)中，所述雷诺方程为考虑瞬时速度的雷诺方程，具体为：

基于凸轮-挺柱副运动学分析模型，得到凸轮和挺柱的表面速度，如下：

其中，u₁为凸轮的表面速度；u₂为挺柱的表面速度；

根据凸轮-挺柱副运行过程中瞬变卷吸速度，采用三维线接触混合润滑雷诺方程，如下：

其中，p为油膜压力；h为油膜厚度；η为润滑油粘度；ρ为润滑油密度；u为两表面间卷吸速度，u＝(u₁+u₂)/2。

3.根据权利要求1所述的混合润滑状态下船用柴油机凸轮副摩擦-闪温预测方法，其特征在于，步骤(1)中，所述膜厚方程为考虑瞬时曲率半径的膜厚方程，具体为：

计算凸轮综合曲率半径R，如下：

R＝R₀+h_α+h″_α；

其中，R₀为凸轮基圆半径；h_α为凸轮升程方程；h″_α为几何加速度；

根据复杂瞬变曲率，构建油膜的厚度方程，如下：

其中，h₀为初始膜厚；v(x，y，t)为弹性变形项；δ₁和δ₂为接触表面粗糙度分布。

4.根据权利要求1所述的混合润滑状态下船用柴油机凸轮副摩擦-闪温预测方法，其特征在于，步骤(1)中，所述承载方程为考虑瞬时接触载荷的承载方程，具体为：

基于凸轮-挺柱副动力学分析模型，以弹簧力和惯性力作为凸轮-挺柱间的接触载荷，合力求解公式，如下：

F＝F_T+F_G；

其中，F_T为气门弹簧力；F_G为惯性力；

F_T＝k·[F₀+k_s·h(α)]；

其中，k为摇臂比；F₀为弹簧预紧力；k_s为气门弹簧刚度；

其中，m_v为弹簧质量；m_T为挺杆质量；m_e为关联件质量；

当凸轮宽度为B₀，则单位长度负荷，如下：

根据凸轮-挺柱间瞬态负荷，润滑膜承载量应与凸轮-挺柱间单位长度上的接触载荷相平衡，如下：

5.根据权利要求1所述的混合润滑状态下船用柴油机凸轮副摩擦-闪温预测方法，其特征在于，步骤(1)中，所述摩擦-闪温方程为考虑流变效应的摩擦-闪温方程，具体为：

采用Bair-Winer流体模型求解剪切应力，如下：

其中，u_slip为瞬时滑滚比，u_slip＝|u₁-u₂|/u；τ_L为极限切应力；G_∞为极限剪切模量，均为压力和温度的函数，采用修正Dowson模型，如下：

G_∞(p，T)＝1.2p/(2.52+0.024T)-10^-9；

对接触区内剪切应力进行积分，得到凸轮-挺柱副接触点处摩擦力，求解摩擦系数，如下：

基于快速移动热源模型，建立凸轮-挺柱副表面温度计算模型，如下：

其中，T₁和T₂分别为凸轮和挺柱的表面温度；T_b1和T_b2分别为凸轮和挺柱的表面初始温度；ρ₁和ρ₂分别为凸轮和挺柱的固体密度；c₁和c₂分别为凸轮和挺柱的固体比热容；k₁和k₂分别为凸轮和挺柱的的固体导热系数；k_f为润滑油导热系数。