[发明专利]一种计算翻边轴承耦合润滑与动力学特性参数的方法

说明书

本发明公开了一种计算翻边轴承耦合润滑与动力学特性参数的方法，涉及柴油机仿真技术领域。本发明主要包含三个模块：翻边轴承径向止推热弹流耦合润滑模块，翻边轴承动力学特性参数计算模块和翻边轴承相对位置反馈模块。既考虑轴向一体运动对径向润滑轴向动压效应与止推润滑变间隙效应联动规律、径向一体运动对径向润滑变间隙效应与止推润滑变域效应联动规律；又考虑润滑油膜在翻边轴承公共边界上的流量、压力与热对流，最终形成翻边轴承径向与止推瞬态润滑耦合分析方法。在此基础上，进一步考虑耦合效应下的翻边轴承径向/轴向润滑油膜刚度、阻尼特性，实现对翻边轴承动力学与摩擦学的精确仿真，以解决翻边轴承润滑失效问题。

技术领域

本发明涉及柴油机仿真技术领域，属于一种计算翻边轴承耦合润滑与动力学特性参数的方法。

背景技术

曲轴-轴承系统作为柴油机中的关键部分，其润滑性能会直接影响柴油机的可靠性和寿命。翻边轴承一般位于曲轴末端，是径向支撑曲轴并防止其轴向窜动的重要部件，极易出现油膜间隙很小的情况，润滑工况较为恶劣，经常伴随高温烧蚀现象，进而降低柴油机寿命。

目前国内针对翻边轴承的研究已有一定基础，但研究往往将翻边轴承简化为止推轴承，实际烧蚀的发生位置除了翻边轴瓦止推面外，还有径向部分靠近止推侧的瓦面，单独的径向或止推轴承简化分析无法解释这一现象。且随着曲轴的运行，轴承的动力学特性也会发生变化，进而影响翻边轴承的稳定性。

因此，提出一种计算翻边轴承耦合润滑与动力学特性参数的方法，建立一个综合考虑翻边轴承径向止推热弹流润滑与动力学特性的仿真模型，并建立翻边轴承径向止推部分的压力耦合与热耦合关系，从而更准确的阐释产生烧蚀的润滑机理，揭示瞬态过程中的翻边轴承润滑与动力学规律，为翻边轴承的烧蚀故障及失稳分析提供理论支撑，解决现有技术存在的困难，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种计算翻边轴承耦合润滑与动力学特性参数的方法，综合考虑翻边轴承径向止推热弹流润滑与动力学特性的仿真模型，并建立翻边轴承径向止推部分的压力耦合与热耦合关系，从而更准确的阐释产生烧蚀的润滑机理，揭示瞬态过程中的翻边轴承润滑与动力学规律，为翻边轴承的烧蚀故障及失稳分析提供理论支撑。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种计算翻边轴承耦合润滑与动力学特性参数的方法，包括以下步骤：

S1、获取翻边轴承的结构参数和运行工况；

S2、设定时间t；

S3、利用翻边轴承径向止推热弹流耦合润滑模块，计算得到油膜承载力；

S4、完成S3后，利用翻边轴承动力学特性参数计算模块，计算刚度阻尼；

S5、完成S4后，利用翻边轴承相对位置反馈模块，判断是否完成内燃机计算周期，若是，则输出并保存翻边轴承工作特性参数结果；若否，则进行S6；

S6、根据对应时刻的载荷计算翻边轴承径向与轴向位移，更新止推部分计算域及网络，将各轴承下一时刻的相对位置作为翻边轴承径向止推热弹流耦合润滑模块及翻边轴承动力学特性参数计算模块的输入参数继续进行计算。

上述的方法，可选的，S3的具体内容为：根据输入的翻边轴承的结构参数和运行工况，计算径向部分和止推部分的油膜厚度；

在得到油膜厚度的基础上，引入考虑轴向速度的平均雷诺方程，求解平均雷诺方程，利用有限差分法，分别计算得到径向和止推部分的油膜压力分布，循环迭代直到满足压力收敛判断，压力边界采用雷诺边界条件；