Влияние расположения источников смазки на гидромеханические характеристики сложнонагруженных подшипников тепловых двигателей

Константин Владимирович Гаврилов, Мубориз Акрамхонович Иззатуллоев, Павел Сергеевич Гриценко, Игорь Русланович Цвешко

Аннотация


Рассмотрена методика определения подвижных (отверстия в шатунной шейке коленчатого вала) и неподвижных (канавки на поверхности вкладышей) источников смазки для подачи смазки в смазочный слой сложнонагруженного подшипника скольжения теплового двигателя. Для расчета поля гидродинамических давлений в слое смазки подшипника рассматриваются два алгоритма интегрирования модифицированного уравнения Элрода для оценки степени заполнения зазора. Проведенные расчетные исследования показали, что разработанные расчетные алгоритмы оказались эффективными как для расчета статически, так и динамически нагруженных трибосопряжений. Однако для первой модификации были отмечены численные колебания искомой функции на границе восстановления смазочного слоя, особенно для высоких значений относительного эксцентриситета, что характерно для подшипников коленчатого вала двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Вторая модификация, для которой использовался метод конечных разностей, характеризуется относительной простотой численной реализации и стабильностью итерационной процедуры. Предложенные методики были использованы при расчетном анализе сложнонагруженных трибосопряжений, к которым относятся шатунные подшипники коленчатого вала теплового двигателя. Для двигателей КамАЗ и ДМ-21 было рассмотрено влияние расположения источников смазки на гидромеханические характеристики (ГМХ) сложнонагруженных подшипников скольжения. Для дизеля КамАЗ проведены параметрические исследования, заключающиеся в определении наиболее рационального расположения отверстия для подачи смазки в шатунной шейке. При этом были рассчитаны все основные ГМХ трибосопряжения и на основании их анализа были предложены наиболее оптимальные решения. Для дизеля ДМ-21 предложены оригинальные схемы расположения частичных и полных маслоподающих канавок для распределения и для подачи смазки в шатунные подшипники. Кроме того, показано, что дополнительным методом улучшения гидромеханических характеристик является выбор моторного масла с улучшенными вязкостно-температурными характеристиками, позволяющий улучшить основные гидромеханические характеристики в пределах 10–20 %.


Ключевые слова


уравнение Элрода; источник смазки; гидромеханические характеристики

Полный текст:

PDF

Литература


Прокопьев В.Н., Рудич И.Г., Маркелов Е.В. К оптимизации подачи смазки в шатунные подшипники двигателей ДМ-21. Сб. науч. тр. ЧПИ, 1976. № 179. С. 55–67. [Procopyev V.N., Rudich I.G., Markelov E.V. [On the Optimization of the Lubrication Feed to the DM-21 Engine Rod Bearings]. Research Papers CPU. Chelyabinsk, 1976, no. 179, pp. 55–67. (in Russ.)]

Прокопьев В.Н., Гаврилов К.В. Оптимизация параметров сложнонагруженных подшипников скольжения. Проблемы машиностроения и надежности машин. М.: Наука. 2007. № 5. С. 79–86. [Procopyev V.N., Gavrilov K.V. [Optimization of Parameters of Heavy-Loaded Plain Bearings]. Problems of Mechanical Engineering and Machine Reliability, 2007, no. 5, pp. 79–86. (in Russ.)]

Lavie T., Fransisco A., Fatu A., Villechaise B. Multiobjective Optimization of Conrod Big-End Bearing Lubrication Using an Evolutionary Algorithm. Tribology Transaction, 2015, vol. 58, pp. 490–499. DOI: 10.1080/10402004.2014.939795

Vencl A., Rac A. Diesel Engine Crankshaft Journal Bearings Failures: Case Study. Engineering Failure Analysis, 2014, vol. 44, pp. 217–228. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2014.05.014

Adatept H., Bykloglu A., Sofuogly H. An Investigation of Tribological Behaviors of Dynamically Loaded Non-Grooved and Micro-Grooved Journal Bearings. Tribology International, 2013,

vol. 58, pp. 12–19. DOI: 10.1016/j.triboint.2012.09.009

Rastogi A., Gupta R.K. Accounting for Lubricant Shear Thinning in the Design of Short Journal Bearings. Journal of Rheology, 1991, vol. 35, pp. 589–603. DOI: 10.1122/1.550182

Reis V.L., Daniel G.B., Cavalca K.L. Dynamic Analysis of a Lubricated Planar Slider–Crankmechanism Considering Friction and Hertz Contact Effects. Mechanism and Machine Theory, 2014, vol. 74, pp. 257–273. DOI: 10.1016/j.mechmachtheory.2013.11.009

Amor M.B., Belghith S., Mezlini S. Finite Element Modeling of RMS Roughness Effect on

the Contact Stiffness of Rough Surfaces. Tribology in Industry, 2016, vol. 38, no. 3, pp. 392–401.

Novotny P. Mixed Lubrication Solution of Dynamically Loaded Radial Slide Bearings. Tribology in Industry, 2017, vol. 39, no. 1, pp. 82–89. DOI: 10.24874/ti.2017.39.01.09

Guy B. From a Compressible Fluid Model to New Mass Conserving Cavitation Algorithms. Tribology International, 2014, vol. 71, pp. 38–49. DOI: 10.1016/j.triboint.2013.10.014

Lengiewicz J., Wichrowski M., Stupkiewicz S. Mixed Formulation and Finite Element Treatment of the Mass-Conversing Cavitation Model. Tribology International, 2014, vol. 72, pp. 143–155. DOI: 10.1016/j.triboint.2013.12.012

Paranjpe R.S. Analysis of Non-Newtonian Effects in Dynamically Loaded Finit Journal Bearings Including Mass Conserving Cavitation. ASME Journal of Tribology, 1992, vol. 114, pp. 736–744. DOI: 10.1115/1.2920943

Sharma N., Kango S., Tayal A., Sharma R.J. Sunil Investigations on the Influence of Surface Texturing on a Couple Stress Fluid Based Journal Bearing by Using JFO Boundary Conditions. Tribology Transaction, 2015, vol. 59 (3), pp. 570–584. DOI: 10.1080/10402004.2015.1094840

Elrod H.G., Adams M.L. A Computer Program for Cavitation and Starvation Problems. Leeds-Lyon Conference on Cavitation, 1974.

Элрод. Алгоритм расчёта зоны кавитации ТАОИМ. М.: Мир / Серия Ф. Проблемы трения и смазки. 1981. № 3. С. 28–32. [Elrod, H.G. [Cavitation Zone Calculation Algorithms]. TAOIM, Мoscow: Mir F. Series Friction and Lubrication Problems. 1981, no. 3, pp. 28–32. (in Russ.)]

Javorova J., Mazdrakova A., Andonov I., Radulescu A. Analysis of HD Journal Bearings Considering Elastic Deformation and Non Newtonian Rabinowitsch Fluid Model. Tribology in Industry, 2016, vol. 38, no. 2, pp. 186–196.

Koukoulopoulos E., Papadopoulos C.I. Piston Ring Performance in Two-Stroke Marine Diesel Engines: Effect of Hydrophobicity and Artificial Surface Texturing on Power Efficiency. Journal of Engineering Tribology, 2018, vol. 232, iss. 8, pp. 940–963. DOI: 10.1177/1350650117736638

Gropper D., Wang L., Harvey T.J. Hydrodynamic Lubrication of Textured Surfaces: a Review of Modeling Techniques and Key Findings. Tribology International, 2016, vol. 94, pp. 509–529. DOI: 10.1016/j.triboint.2015.10.009

Rao T.V.V.L.N., Rani A.M.A., Nagarajan T., Hashim F.M. Analysis of Micropolar and Power Law Fluid–Lubricated Slider and Journal Bearing with Partial Slip–Partial Slip Texture Configuration. Tribology Transaction, 2016, vol. 59 (5), pp. 896–910. DOI: 10.1080/10402004.2015.1121310

Dadouche A., Conlon M.J. Operational Performance of Textures Journal Bearings Lubricated with a Contaminated Fluid. Tribology International, 2016, vol. 93, pp. 377–389. DOI: 10.1016/j.triboint.2015.09.022


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.