Page 191 - 《振动工程学报》2025年第11期

第 11 期 施佳皓，等：耦合曲轴振动的柴油机翻边轴瓦润滑性能分析 2649

表 5 润滑计算相关参数 60 50.96 SVL CVL
Tab. 5 Lubrication calculation parameters 40 47.04
20 c=300 µm
参数 数值 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
偏位角φ/rad 0 60 47.06 SVL CVL
40
轴瓦弹性模量E J /GPa 10 径向部分最大油膜压力 / MPa 20 c=200 µm 42.36
0.327 0
轴瓦泊松比v p 60 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
45.44
滑油黏度η 0 /(Pa·s) 0.07 40 40.93786 SVL CVL
黏温系数β −0.0491 20 c=150 µm
0
轴瓦热膨胀系数k p /K 1.2×10 −5
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
−1
轴瓦热传导系数k b /[W·(m·K) ] 47 周期
(a) 径向部分
2
−1
轴瓦对流换热系数h b /[W·(m ·K) ] 80
(a) Journal part
−1
滑油热传导系数k r /[W·(m·K) ] 0.13
60
2
−1
比热容C P /[W·(m ·K) ] 2000 40 43.53 SVL CVL
48.58
13.3%、13.7% 和 9.8%。其原因是 CVL 模型中轴瓦刚 20 0 0 c=300 µm 0.4 0.6 0.8 1.0
0.2
度具有时变特性且在高压时刻显著升高，曲轴振动 60 44.29 SVL CVL
40
37.95
位移量减小，径向部分的倾角减小，止推部分的轴向 止推部分最大油膜压力 / MPa 20 c=200 µm
间隙升高，因此各部分最大油膜压力均有降低。 60 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
42.62
当间隙为 200 μm 时，1/3 个工作周期位置时，径 40 36.22263 SVL CVL
向及止推各部分油膜压力分布如图 10 所示。可以 20 c=150 µm
0
发现，考虑时变刚度与否对于各部分油膜压力的影 0 0.2 0.4 周期 0.6 0.8 1.0
响较为直观，随着径向间隙的增大，各部分油膜压力 (b) 止推部分
(b) Thrust part
分布差异较大。其原因是考虑振动-润滑耦合效应
图 9 径向间隙对各部分最大油膜压力的影响
后，润滑状态的变化影响轴承的实时刚度，进而影响
Fig. 9 The influence of radial clearance on the maximum film
曲轴纵弯振动位移，导致相同时刻的轴颈倾角和轴
pressure of each part
向间隙有所差异，并且轴颈倾角的差异直接导致各
部分的油膜压力区域有所区别。 移直接影响，考虑时变刚度后不同径向间隙下的轴
一个工作周期内，径向部分和止推部分的最小 瓦时变刚度不同，导致曲轴纵振出现差异。

油膜厚度曲线如图 11 所示。由图 11（a）可知，对于
4.2 转 速
径向部分，考虑时变刚度与否对润滑性能的影响，在
膜厚较小时更为显著，且考虑时变刚度后，最小膜厚 根据船用中速柴油机的典型转速范围，选取了
极小值有所升高，随着径向间隙的增大，考虑时变刚 500、700 和 900 r/min 进行分析，不同转速 ω 下各部
度 后 径 向 最 小 油 膜 厚 度 分 别 提升 10.4%、 6.7% 和 分的最大油膜压力在周期内的变化如图 12 所示。
10.5%。由图 11（b）可知，随径向间隙的增大，考虑时 由图 12（a）可知，随转速增大，考虑时变刚度后径向
变刚度后，止推最小油膜厚度分别提升 22.2%、19.7% 最大油膜压力分别降低 6.2%、5.4% 和 1.2%。当转速
和 9.6%。其原因是止推部分最小膜厚受曲轴纵振位 为 500 和 700 r/min 时，不同模型下，径向部分最大油

P J / MPa
1.0 1.0
4
SVL CVL
0.8 模型 0.8 模型
3
轴向无量纲位置 0.4 3.68 0.4 3.3 2
0.6
0.6

1
0.2 0.2

0 0 0
0 0.5π π 1.5π 2π 0 0.5π π 1.5π 2π
周向位置 / rad 周向位置 / rad
(a) 径向部分
(a) Journal part

模型 模型

方向位置

−0.1 −0.1

−0.2 −0.2
−0.2 −0.1 −0.2 −0.1
方向位置 方向位置
止推部分