以某六缸柴油机主轴承-主轴颈为研究对象,基于弹性流体润滑理论和微凸峰接触理论,考虑轴颈倾斜和主轴承表面粗糙度等因素,建立柔性整机体下的主轴承润滑特性模型,分析了主轴承表面型线对主轴承润滑特性与主轴颈振动特性的影响。结果表明,相比于不计入主轴承表面型线的结果,计入主轴承表面型线时,主轴承的最小油膜厚度增加了75.53%,最大油膜压力减小了6.15%,平均摩擦损失降低了2%,主轴颈的水平弯曲振动幅值减小了6%,竖直弯曲振动幅值减小了5%,轴向振动和扭转振动幅值均减小了2%。随着主轴承表面型线高度的增加,主轴承的最小油膜厚度增加,最大油膜压力减小,平均摩擦损失降低,最大粗糙接触压力的幅值和出现次数均降低;主轴颈的弯曲振动、轴向振动和扭转振动幅值均减小。

以某型柴油机主轴承为研究对象,计入主轴承表面粗糙度和弹性变形等因素,建立主轴承润滑状态的分析模型,分析了主轴承径向轴颈型线对润滑状态的影响。结果表明,与不考虑径向轴颈型线的计算结果相比,计入径向轴颈型线时,主轴承的最小油膜厚度增加了25.95%,最大油膜压力减小了17.69%,平均摩擦损失减小了6.14%,主轴颈倾斜现象有所改善。随着轴颈表面粗糙度的增加,主轴承的最小油膜厚度增加,最大油膜压力几乎不变,平均摩擦损失增加。

综合考虑活塞环表面形貌、弹性变形、运动面型线影响,建立柴油机活塞环-缸套摩擦副的弹性流体动压润滑计算模型,分析活塞环表面纹理方向及粗糙度大小对活塞环窜气及摩擦功耗的影响。研究发现,随着转速的提升,活塞的窜气量及摩擦功耗会加剧,导致发动机效率降低;活塞环-缸套摩擦副的表面纹理方向影响窜气量和摩擦功耗,采用活塞环横向纹理和缸套纵向纹理配合时,对活塞环窜气量及摩擦功耗的改善效果较好;活塞环和缸套的表面粗糙度对密封和润滑特性有较大影响,当缸套表面粗糙度增大时,窜气量先减小后增大,摩擦功耗先增大后减小,而在一定范围内,当活塞环表面粗糙度增大时,窜气量和摩擦功耗都减小。

为解决大型船用柴油机曲轴箱轴端漏油问题,通过仿真和试验对气液两相条件下迷宫密封的泄漏行为开展研究。基于FLUENT软件进行迷宫密封流场仿真,利用离散相模型开展油滴逃逸行为分析,揭示迷宫密封在气液两相环境中的密封机理和泄漏规律。在试验器上模拟了曲轴箱密封的实际结构和工况条件,测量了不同转速条件下的漏油速率,研究了密封装置中的不同结构特征的功能作用,最终提出了两种改进措施并验证了措施的有效性。研究结果表明:交错迷宫结构与直通型迷宫结构相比可以更显著地减少空气泄漏,增加交错迷宫结构可大幅减少空气对液相介质的向外输运,此外,合理利用迷宫结构进行回油亦能显著减少滑油泄漏。