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高压柱塞泵浮环轴承润滑特性研究
| 论文题名： | 高压柱塞泵浮环轴承润滑特性研究 |
| 关键词： | 船用柴油机;高压柱塞泵;浮环轴承;润滑性能 |
| 摘要： | 浮环轴承作为高压柱塞泵的重要部件，在船用柴油机正常工作时起到非常关键的作用，一方面要承受来自凸轮轴上凸轮旋转时产生的力，另一方面要承受柱塞往复运动时所产生的力。浮环轴承相较于普通滑动轴承，由于在轴颈与轴瓦间加入了衬套，使其在运动表面间形成了双层油膜，降低了轴承间的摩擦损失，优化了轴承的润滑性能。 本文基于CFD数值计算方法对浮环轴承润滑特性进行研究，并在FLUENT软件中对浮环轴承进行仿真分析，得出浮环轴承油膜承载力等相关特性的变化规律。该方法与传统求解雷诺方程相比，不仅缩短了计算时间，更能准确真实的对实际润滑边界条件进行仿真分析。具体研究内容如下： (1)首先在ICEM中划分浮环轴承油膜的高质量网格，并在FLUENT中导入自定义UDF动网格程序来进行仿真求解，分析不同转速、不同进口油压、不同内外间隙比三种状态条件下，浮环轴承内外油膜表面压力分布情况、表面温度分布情况等。结果表明，滚轮转速越大，油膜表面压力值也会随之增大，进油压力对油膜压力的分布并没有太大影响，内外油膜的间隙比对油膜压力值的分布有较大影响。 (2)采用正交试验设计的方法，对高压柱塞泵浮环轴承进行结构优化分析，评估不同轴承结构参数对油膜承载特性的影响，得出相应的最大油膜承载力，最终选出最优的组合参数。 (3)采用流固耦合分析法，将FLUENT仿真计算出的流体数据加载到衬套结构进行分析，得出衬套结构在油膜力的作用下的应力变化情况。仿真结果表明衬套在油膜力的作用下，结构最大应力值小于该材料的许用应力，满足强度要求。 (4)对油膜在实际润滑中产生的空化现象进行分析，并将正交试验设计中9组油膜模型进行空穴体积对比分析，验证得出最优组合下油膜的气穴量最小。 (5)针对低速柴油机中的浮环轴承，在结合理论与仿真结果的基础上，对滚轮销进行耐久试验验证，试验表明优化后的滚轮销表面磨损情况较优化前有明显的减轻，证明了该方法的正确性，为浮环轴承的性能提升提供了一定的参考价值。 |
| 作者： | 李直 |
| 专业： | 工程(车辆工程) |
| 导师： | 雷刚;李亚洲 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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