Page 190 - 《振动工程学报》2025年第11期

2648 振 动 工 程 学 报 第 38 卷

开始 结束
是
设置初始时间步 下一时间步 工作周期收敛
否
整体坐标系传递矩阵构建 油膜动特性计算
更新 （时变油膜刚度）
曲轴三维振动模型更新 油膜
刚度 热- 压- 流耦合
传递
基于扫频法的固有频率及 矩阵
轴系振型求解
曲轴 三维温度场求解 径向-
三维 曲轴- 径向- 止推轴瓦系统 止推轴
振动 求解雷诺方程 瓦润滑
模型 纵弯振动计算 及迭代收敛 模型
轴颈径向倾角 轴颈轴向速度
基于膜厚方程的膜厚更新
LB
J J
油膜厚度修正
(a) 润滑计算流程图
(a) Lubrication calculation flow chart
开始
初始参数输入

径向部分热弹流 止推部分热弹流 开始 结束
润滑求解 润滑求解
轴
心 耦合温度场计算 输入参数
轨
迹 否 否
更 温度收敛判定 温度收敛判定 系统结构等效简化 提取各轴瓦处横
新 是 是 止 振及纵振响应
推 轴
耦合压力场计算 几 向
何 位
径 否 否 间 移 计算各轴段纵向、横
向 径 压力收敛判定 压力收敛判定 隙 输 向、扭转方向自由度 系统纵横扭三维 外部激励力
载 向 是 是 更 入 传递关系 耦合振动计算
荷 运 径向扰动雷诺 止推扰动雷诺 新
及 动 方程求解 方程求解
倾 方 气 不
斜 程 形成各轴段纵 得到各频率下轴系 缸 平 轴
角 求 时变扰动径向 时变扰动轴向 横扭传递矩阵 振型 爆 衡
输 解 压力更新 压力更新 发 激 向
力
入 压 励
径向时变刚度 轴向时变刚度 力 力
阻尼计算 阻尼计算 集成得到各轴段三 利用扫频法求解曲轴-
否 否 维耦合传递矩阵 轴承系统固有频率
工作周期≥2 工作周期≥2
是 是 转化为整体坐标系传递 构建系统传递矩阵
输出 矩阵
(b) 振动计算流程图 (c) 振动-润滑耦合计算流程图
(b) Vibration calculation flow chart (c) Vibration-lubrication coupled calculation flow chart

图 8 模型求解计算流程图
Fig. 8 Calculation flowchart for solving the model
度值进行振动计算，未考虑轴瓦刚度对曲轴振动的 表 4 轴系基本参数
反作用。各模型的命名及含义如表 3 所示。 Tab. 4 Basic parameters of shaft system

参数 数值
表 3 模型简写及含义 缸径/mm 400
Tab. 3 Model abbreviation and meaning 冲程/mm 460

名称 定义 缸数 16
连杆长度/mm 950
考虑轴瓦润滑计算得到的轴瓦时变刚度对
CVL模型 曲轴振动的影响以及振动导致的轴颈倾斜
及轴向速度对轴瓦润滑的反作用 4.1 径向间隙
润滑计算所需的轴颈倾斜及轴向速度通过设定的
SVL模型 一个工作周期内不同径向间隙 c 下，径向部分和
固定刚度值（10 N/m）基于曲轴振动计算得到
8
止推部分的最大油膜压力如图 9 所示。可以发现，
以某船用中速柴油机为主要研究对象，该机型 CVL 模型下径向部分与止推部分的最大油膜压力均
柴油机曲轴系基本参数如表 4 所示。仿真中使用到 有降低，随着径向间隙增大，径向部分周期压力峰值
的翻边轴瓦润滑计算相关参数如表 5 所示。 分 别 降低 9.8%、 9.6% 和 5.6%， 止 推 部 分 分 别 降 低