曹中文

(中北大学 机械工程与自动化学院，太原 030051)

发动机曲轴及轴承是发动机的主要摩擦副之一。曲轴轴承的工况比较恶劣，其要承受气体爆发压力和活塞连杆组惯性力的作用，这些力都是周期性变化并带有冲击的载荷，其最大比压可达16～80 MPa；轴颈和轴承之间的相对滑动速度可达10 m/s以上[1]。在如此重载下做高速的相对运动，会产生大量的摩擦热，使轴承的工作温度迅速升高，此时若不能保证零件间的液体润滑，就会使轴承剧烈磨损。因此，十分有必要对发动机曲轴轴承的润滑性能进行研究，以确定影响其工作性能的因素。

长期以来，国内、外专家对发动机曲轴轴承的润滑情况进行了大量研究[2-3]。随着研究的深入，对曲轴轴承进行润滑分析时考虑的影响因素越来越多，从而使数值模拟越来越接近轴承的实际情况。现以某直列四缸发动机为例，利用Excite软件对曲轴主轴承进行弹性流体动压润滑分析，根据分析结果找出主轴承发生磨损的原因并提出相应的改进方案。

1 数学模型

多年来，对于轴承润滑特性的分析常假设轴颈和轴瓦为刚性体，不考虑弹性变形。但发动机轴承长期在重载下高速运行，表面在流体压力作用下必然发生弹性变形。因此，在对曲轴轴承进行润滑性能分析时，需要考虑轴承表面弹性变形对油膜压力分布和油膜承载力的影响；同时由于曲轴主轴承承受很大的交变载荷作用，使得润滑油膜厚度只有几微米，因此不能忽略表面粗糙度对润滑的影响。……