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基于试验和模拟的连杆大头轴承润滑特性分析
摘要
连杆大头轴承的润滑性能是发动机运行的关键因素之一。本文基于试验和模拟分析了连杆大头轴承的润滑特性，分析了不同润滑油的润滑性能、连杆大头轴承的油膜厚度分布和摩擦特性。结果显示：润滑油的粘度和温度对润滑性能影响显著，油膜厚度峰值出现在轴向中心位置；当工作负荷增加时，摩擦力也随之增加。最终，为改进连杆大头轴承的润滑性能提供了一定的参考依据。
关键词：连杆大头轴承；润滑特性；试验与模拟
引言
连杆大头轴承是内燃机发动机中重要的关键零部件之一，其润滑性能对发动机的性能和寿命影响极大。因此，对连杆大头轴承的润滑特性进行深入研究，对于提高发动机的可靠性、降低维修成本和节约能源有着重要的意义。
本文利用试验和模拟方法，分析了连杆大头轴承的润滑特性，包括润滑油的影响、油膜厚度分布和摩擦特性等方面，为改进连杆大头轴承的润滑性能提供一定的参考依据。
方法
1.实验装置
实验采用了一台ZFXB-IVA型大头轴承试验机，其中润滑系统由加热油箱、油泵、滤芯、油温计、压力计、磨损量检测系统和采样分析系统等组成。大头轴承由活塞手工裁制，外径90毫米，孔径60毫米，较大径长63.5毫米，较小径长50毫米，材料为40Cr。
2.实验方案
采用滴油法加油，滴油量5~6滴/分钟。实验采用三种不同粘度等级的润滑油进行对比测试，分别是E4、E3和E2，在相同条件下测量了连杆大头轴承油膜厚度和摩擦力等参数。
3.模拟分析
采用ANSYSFluent软件建立了连杆大头轴承润滑油膜的流固耦合模型，并进行了数值模拟分析。模拟采用双相流动模型，分析了不同粘度油的油膜厚度和流动特性，探究了材料、温度、压力等因素对连杆大头轴承润滑性能的影响。
结果与分析
1.润滑性能
实验结果表明，E4润滑油在高温下性能稳定性较好，油压损失较小，在润滑性能中的表现最优。其中，温度的影响明显，随着温度升高，油的粘度下降，润滑性能提高；但是，温度过高会导致油的热氧化和加速老化，影响润滑性能。
2.油膜厚度分布
模拟结果显示，油膜厚度峰值出现在轴向中心位置，其高度与油膜厚度具有明显的线性相关性。当材料和温度不变时，油膜厚度随着压力的增加而增加。
3.摩擦特性
实验发现，当工作负荷增加时，摩擦力也随之增加。另外，由于润滑油膜的附着性强，摩擦力随着接触时间的增加而增加，但相对增长率开始减小。
结论
本文基于试验和模拟方法，研究了连杆大头轴承的润滑特性。实验结果表明，润滑油的粘度和温度对润滑性能影响显著；油膜厚度峰值出现在轴向中心位置，其高度与油膜厚度具有明显的线性相关性；当工作负荷增加时，摩擦力也随之增加。这些结果为改进连杆大头轴承的润滑性能提供一定的参考依据。