基于AVL EXCITE曲轴轴承系统流体动力润滑分析
山西中北大学机电工程学院 郭媛 崔志琴 吴迪
发动机80%的功率损失都来自于内外部的摩擦，而有一大部分是由于摩擦副部件引起的。其中，发动机曲轴及轴颈是主要摩擦副之一，主轴承每时每刻都承受着周期性交替变化着的气体爆发压力和曲柄连杆活塞等部件的惯性力作用，如果摩擦副之间的油膜不能很好地润滑轴瓦、轴颈表面，就会引起部件间剧烈地磨损，从而使得部件失效。因此，对于轴承的润滑状况研究非常必要，本文以某直列四缸发动机作为研究对象，建立多体动力学润滑仿真模型，通过对相应轴承的基本参数进行监测和分析，从而预测轴承的润滑性能[1]。
1 流体动压润滑理论
雷诺方程是计算流体动压润滑的基本润滑方程，描述了流体动压润滑的机理，奠定了现代流体动力润滑理论的基础。依据流体力学的基本力学方法得到了雷诺方程：
■(■)+■(■)=6(U1+U2)■+12■
其中:h为油膜厚度，η为流体动力粘度，p为油膜压力，U1为第一个表面的速度，U2为第二个表面的速度，x、z分别代表两个垂直油膜的方向，t为时间，■代表油膜厚度的变化，■代表油膜相对离开的速度[2]。
2 仿真模型的建立
对于曲轴润滑问题的研究，大多采取有限元模型，一般需划分成六面体单元，这样不仅能在同样的单元数与节点数上比四面体单元得到更高的数值精度，而且能够在较大程度上节省计算机运行时间。在结构薄弱的地方，应力梯度变化较大，如曲柄销与主轴颈的过渡圆角处等需要加密网格，这里采取6层加密网格。在HyperMesh中进行手动网格划分结果[3]
