陶鑫 林杰

摘要：本文以活塞—缸套这对摩擦副为研究对象，建立了活塞裙部混合润滑的数学模型。该模型考虑了活塞二阶运动、润滑表面粗糙度等因素对润滑的影响，结合运动方程和平均雷诺方程，可以计算表征活塞与缸套间润滑性能的包括摩擦力及摩擦功耗在内的各参数在各曲柄转角下的值，比较全面地反映了活塞裙部的润滑状态。基于数学模型，编制了FORTRAN程序，并进行了算例计算。

关键词：活塞裙部；润滑；二阶运动；仿真

中图分类号：U664.121文献标识码：A

A lubrication simulation for piston skirt

TAO Xin , LIN Jie

( CSSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Company Limited,Guangzhou 510700 )

Abstract: In this thesis, a mathematical model for the piston skirt in mixed lubrication was established by studying the pair friction of the piston skirt and cylinder. It considered the effects of surface roughness and secondary motion of piston skirt on lubrication. Based on the equation of motion and the Average Reynolds Equation, the parameters, such as the friction force, friction loss and so on, that reflect lubrication status, could be calculated as functions of crack angle under engine running conditions. Then, a corresponding computer program was developed by FORTRAN language, with which an example computation was carried on.

Key words: piston skirt; lubrication; secondary motion; simulation

1前言

内燃机工作时，燃烧室的气体压力推动活塞沿缸套轴线方向往复运动的同时，由于侧向力的作用，会在连杆平面内做微小的摆动和平动，即二阶运动。在此过程中形成了活塞裙部—缸套这对摩擦副，它是发动机机械损失的主要来源。另外，二阶运动也对内燃机的振动、噪声和使用寿命都有直接的影响。

因此，通过合理的布置活塞裙部与缸套间的油膜，提高其间的润滑性能，对降低发动机的机械损失及减轻活塞对缸壁的冲击都有实际意义。

2数学模型

2.1 活塞二阶运动方程

考察活塞连杆机构的往复运动，活塞系统几何尺寸以及作用在活塞上的力和力矩，如图1所示。活塞沿气缸往复运动的位置、速度和加速度皆可表示为曲柄转角的函数。在垂直于活塞销的平面内，作用在活塞上的力和力矩将引起活塞在缸套内作微小的平动和转动，由此而产生的活塞裙部顶端和底端的偏心矩表示为et和eb。……