[发明专利]一种船用柴油机供油凸轮-滚轮副弹流润滑分析方法

权利要求书

1.一种船用柴油机供油凸轮-滚轮副弹流润滑分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：建立单质量动力学模型，获取凸轮-滚轮接触微区内受力状态及运动情况；

步骤2：获得接触区工况后，开展弹流润滑数值分析获取凸轮-滚轮润滑状态；

步骤3：输出运转周期内供油凸轮-滚轮副动态接触特性及润滑状态情况。

2.根据权利要求1所述的一种船用柴油机供油凸轮-滚轮副弹流润滑分析方法，其特征在于，所述步骤1具体为：

将凸轮机构假设为刚性体，凸轮与滚轮间法向接触载荷F：

弹簧力F_T由下式确定：

F_T＝F₀+k·s(α)

其中，F₀为弹簧预紧力(N)，k为弹簧刚度(N/m)，凸轮与滚轮间作用力F_z为凸轮与滚轮间作用力，F_T为弹簧力，F_N为零件惯性力，F_P为油液压力，为压力角；

零件惯性力：

其中，M为凸轮驱动质量(kg)，其计算公式为：

其中，M_s为柱塞弹簧质量(kg)，M_t为柱塞质量(kg)，M₂为滚轮质量(kg)。

柱塞油液压力F_P，可通过线性插值法得到：

其中，d为柱塞直径(m)，s_max为凸轮最大升程(m)，p₁为最小油液压力(MPa)，p₂为最大油液压力(MPa)。

压力角为：

其中，e为偏心距(m)R₀为凸轮基圆半径(m)。

3.根据权利要求1所述的一种船用柴油机供油凸轮-滚轮副弹流润滑分析方法，其特征在于，所述步骤2具体为：

点P为瞬时接触点，两表面间速度关系为：

其中，u₁为凸轮表面速度(m/s)，u₂为滚轮表面速度(m/s)，α₀为供油推程角(°)，为压力角(°)；

已知凸轮曲率半径及转速，可得两表面速度为：

其中，ω为凸轮角速度(rad/s)；

卷吸速度u为：

计算供油凸轮曲率半径：

其中：g(α)＝R₀+R₂+s(α)，R₁为凸轮曲率半径(m)，R₂为滚轮半径(m)，s(α)为滚轮升程(m)；

计算凸轮-滚轮副综合曲率半径：

其中最大接触应力为：

其中，E'为凸轮-滚轮当量弹性模量(Pa)；B₀为接触线宽度(m)，即凸轮宽度。

在凸轮-滚轮运行过程中，卷吸速度变化剧烈，对广义雷诺方程进行化简，得到其瞬态条件下线接触雷诺方程为：

其中，p为油膜压力分布(Pa)；h为油膜厚度分布(m)；η为润滑油粘度(Pa·s)；ρ为润滑油密度(kg/m³)；

求解雷诺方程所需边界条件为：

其中，x_in和x_out为计算域的入口坐标和出口坐标，取x_in＝-4.5b和x_out＝1.5b。

凸轮曲率半径对膜厚影响较大，考虑弹性变形的光滑表面线接触润滑膜厚方程为：

其中，h₀(t)为刚性中心膜厚(m)；R为综合曲率半径(m)；膜厚方程中第3项为弹性变形项。

在整个润滑膜范围内，将压力p积分得到的润滑膜承载量应与凸轮-滚轮间单位长度上的法向接触载荷相平衡：

其中，w_load为供油凸轮-滚轮间单位法向载荷(N/m)。