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基于柔性多体动力学的连杆小端轴承润滑与摩擦特性研究

随着高功率密度柴油机的发展，连杆小端轴承所处的工况环境愈加恶劣，这使得该轴承在工作过程中频繁出现润滑失效的问题，造成衬套内表面出现黏着、咬合、发黑、过度磨损等缺陷，严重时甚至出现衬套旋转、松脱等故障，导致活塞开裂、拉缸等重大安全事故，是当前高功率密度柴油机研发亟待解决的基础性难题和技术瓶颈。为解决这一问题，了解连杆小端轴承的界面成膜机制与润滑机理，则需要对该轴承在不同设计条件下的润滑与摩擦特性进行分析。本文基于AVL-EXCITE系列软件，搭建了某柴油机耦合弹性流体动压润滑方程的柔性多体动力学轴系模型，在该模型的基础上，分别以轴承间隙、轴承的表面粗糙度以及油槽开设宽度为影响因素，针对轴承摩擦与润滑特性的影响进行了研究与讨论，并得出其对最小油膜厚度、油膜填充率、最大油膜压力以及摩擦功率损耗的影响规律，为后续高功率密度柴油机连杆小端轴承的润滑设计提供相应的理论支撑与数据参考。结果表明，适当减小轴承间隙和表面粗糙度有利于改善轴承的润滑与摩擦特性；增大油槽开设宽度会使得油槽位置附近的润滑油填充得到改善，但会减少承压面积，可适当对油槽开设宽度做出调整。