306_曲轴主轴承EHD计算分析_北汽福田_苏虹等

2023年12月19日发(作者：一台路虎多少钱)

曲轴主轴承EHD计算分析

苏虹魏丕勇刘小平胡国锐

北汽福田汽车股份有限公司（北京，102206）

摘要：曲轴主轴承润滑磨损可以通过实验结果观察到，通过主轴承的EHD计算可以分析产生磨损的原因，并提出合理有效的改进意见。

关键词：曲轴主轴承磨损

主要软件：AVL EXCITE

Simulation for Main Bearing EHD

H. Su, P. Wei, X. Liu, G. Hu

BEIQI FOTON Automotive Engineering Product Research & Development Institute,BEIJING,102206

[Abstract] Analysis the main bearing wear according to the EHD simulation, give the effective

suggestion to the main bearing design.

Keywords: Crankshaft；Main Bearing；Fatigue

Software: AVL EXCITE ；FEMFAT

前言

曲轴主轴承磨损在发动机试验验证和实际工作过程中经常会发生，因此分析磨损原因，解决磨损问题是发动机设计中的一项主要工作。本文通过CAE计算分析的手段对磨损现象进行了验证，并对产生的原因进行了分析，在理论上给出合理的解决方法。

1.计算原理及方法

模型中定义的实体单元均为线弹性单元，由相应的刚度阵和质量阵表示；实体与实体之间的连接关系由非线性无质量的连接单元表示。

机体单元为实体，其中的质量阵和刚度阵由有限元缩减得到，其中需要保存的节点包括主轴承节点，缸套节点，燃烧室顶面节点，机体悬置安装位置的节点等，并根据模型的应用程度不同在有限元模型上添加适当的边界条件。曲轴单元为实体，通过AVL EXCITE中的Autoshaft模块可以自动识别为相应的刚度阵和质量阵，并且保证每个质点均为六自由度节点。

连杆大头轴承和活塞与缸套接触关系由非线性的弹簧阻尼单元表示，主轴承由液体弹性动力学(EHD)连接关系表示,EHD模型可以计算轴承油膜特性，考虑由于轴承压力对轴瓦变形的影响。

模型在时域范围内计算，每一个时间步长均要计算实体的弹性变形、运动位移、速度、加速度，实体之间受力情况通过连接单元计算得到；并在下一个步长实时反映影响情况。

2.模型及边界条件

2.1 模型建立

如图1所示，曲轴动力学的计算模型包括曲轴（曲柄臂，平衡重，附件链轮或带轮，飞轮及减震器等单元）、活塞连杆组件（活塞，活塞环，大头和小头衬套，曲柄销和活塞销，连杆螺栓等单元）以及整机。建立如图2所示EXCITE模型。

图 1 曲轴运动简图图 2 EXCITE曲轴动力学模型

2.2 计算边界及输入数据

模型中所需材料的特性

零件

曲轴

飞轮（初级质量盘）

连杆