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發(fā)動機軸承設計的發(fā)展
F.A.馬丁
一些關于發(fā)動機的重要軸承設計技術的最新發(fā)現(xiàn)被突出了。但增加的計算能力的可用性，使軸承的條件被認為是更現(xiàn)實的假設。這些包括供油特性、油膜的歷史,非圓軸承、慣性，由于期刊的影響,提高了預測中心的運動主要軸承載荷、靈活的軸承座和特殊軸承。這些參考文獻進步了，連同他們如何影響預測插圖軸承性能。實驗證據(jù)也正在得到，這有助于驗證，并給予信任的分析預測。
關鍵詞：滑動軸承，軸承設計，流體動力潤滑，軸承的壓力，軸承座，油槽
從發(fā)動機的機械配置石油電影流體力學看來，發(fā)動機軸承性能取決于許多依賴因素。這個文件強調了更重要的考慮因素，并且與他們最近的進展，發(fā)表和未發(fā)表的，遍布世界各地。在審查試圖引用不只是這些進步，而是想說明他們如何延長性能預測，實驗驗證和特種軸承設計領域。從歷史上看，在動態(tài)加載軸承設計的最初嘗試，是根據(jù)特定的最大允許負荷（如適用從預測的最大承載面積除以負載定義），這仍然是一個有價值的參數(shù)。隨著技術的圖形和數(shù)字。雖然仍高度簡化的解決水動力軸承模型，精干的到來，最小油膜厚度可作出估計，并作為判斷一個比較新的發(fā)動機上使用的問題的可能性。對那些早先的預測方法的綜合研究可以發(fā)現(xiàn)，在1967年由坎貝爾審查文件等我;作為案例，這曾經是一個拉斯頓和Hornsby VEB的谷三600馬力，600轉/分柴油機大端軸承。近二十預測和各種來源的實驗軌道雜志，其中以一，機械量討論。大腸桿菌的法律程序中所包含的文件，同樣的研究案例至今仍在使用的工人在這一領域今日（極性負荷圖，圖1（a）條;完整的數(shù)據(jù)，參考文獻1）。它已經被用于在本次審查的預測能力，說明在隨后提出了一些。在早期的預測方法所用的主要假設，許多人肯定不太現(xiàn)實，但作為權宜之計用于獲取一個數(shù)學模型，可以在有限的計算能力，然后提供解決。這些假設包括圓形剛性軸承和一個'完美'的isoviscous牛頓石油供應。在許多情況下，軸承表面被假定為在發(fā)達地區(qū)供油油膜壓力的特點和外部的關系不受干擾，主軸承載荷計算沒有采取任何曲軸和曲軸箱的剛度帳戶。在過去十年中增加計算能力，這就意味著那些早期的許多假設不再需要工作已進行了2'3對軸承形狀彈性連桿軸承4，供油特性s'6，油膜歷史7，更現(xiàn)實的主軸承負荷分擔8'9。這一點，在保持雖然有點晚了，與1967年的預言，從坎貝爾，其中指出：'這是作者的相信，通過持續(xù)不斷的計算方法，并與強大的設計技術的迅速發(fā)展而日益認識正成為可用，在未來十年將顯示進度，甚至比這本文試圖描述'更大。在設計技術作為改進的計算能力和更嚴格的方法結果的進步，開辟了一體化工作，將直接有利于更廣泛領域的設計師。這包括：
考慮更現(xiàn)實的條件瞄準>二少假設
數(shù)據(jù)表示理解，以便更好地結果
經營狀況較好的預測（負載共享，熱平衡）
實驗驗證
在這些類別各自的發(fā)展進程是非常重要的，每個部分補充了其他。
由于需要節(jié)約能源和燃油經濟性的大問題，許多引擎現(xiàn)在正在設計具有較高的功率重量比。對軸承的影響，減少由此產生的軸承尺寸，高比負荷和使用低粘度油。所有這些變化帶來接近設計極限的軸承工作條件，從而把一個更大的重要性，不僅上材料和潤滑劑的選擇，但我也切合實際承載能力的預測。改進的水動力計算簡化和快速的方法許多數(shù)據(jù)編制方法顯示在此文件;有關VEB的大頭釘，搵工時使用的短軸承的移動解決方案。在流動的概念已成功應用于在過去15年，是在其他地方詳細解釋。其強大的吸引力是它的方式分裂成兩個部分期刊擠壓和旋轉，這使富力軌道計算并在每個時間步沒有反復計算非常迅速的運動。為了完整的短軸承VEB的軸頸中心的軌道是在新的調查，包括在圖2a（參考我在補充者）自動對焦的軌道，并在不同時期的變化新生力量最小油膜厚度各地。負載周期（由曲柄角度定義）如圖3。這本書的作者的工作的第二部分是電影制作間隙圓壓分布圖12給出的最大動水壓力比在任何特定負載點間隙圓。在圖4插入的圖表顯示了與VEB的間隙循環(huán)軌道疊加膜壓力圖。請注意，這個軌道是不繪制相對空間 -傳統(tǒng)的方法- 但在清關的地圖，實際上是被一個角無動于衷整個周期，這樣，應用負載方向始終向下。這是一個重要和寶貴的技術，當使用移動方法。最小油膜壓力是從這些關系，并在整個負載周期變化的圖4所示的主要部分。里奇在英國通用電力公司開發(fā)出一種新的半雜志為中心的軌道預測分析方法;它采用短軸承容易得到優(yōu)化的解決方案，已經改善了短軸承的標準方法，在高偏心率準確性的VEB的大端軸承軌道如圖2（b）項。這看起來非常類似于一個普通軸承有限的軌道，顯然只發(fā)生在一個IBM 145分之370計算機（前幾年）16秒運行。最低油0.0033毫米（0.00013英寸）薄膜厚度比較表1與其他來源（包括有限的全球環(huán)境變化影響使用'存儲的數(shù)據(jù)'的做法方案的結果見下一節(jié)）值。它被認為是在較嚴格的方法分布帶軸承有限，但仍保持了快速解決方案的優(yōu)勢。油中的最小完整的運作周期膜厚度是最重要的參數(shù)來判斷軸承的表現(xiàn)之一。它通常用來作為比較，代表了在有關預測與現(xiàn)有的類似經驗型發(fā)動機軸承性能的主要因素。這是很難給出精確值最小油膜厚度的軸承損壞時可能出現(xiàn)的諸如高的軸承溫度，不對中，供油不足，安排和不利的環(huán)境條件等因素都會產生效果。布克會給予一定的薄膜厚度對危險水平連桿軸承（適用于短軸承預測方法的使用）的指導。
有限軸承理論
用有限元法（有限元）解決有限軸承理論，通用汽車公司研究實驗室2有能力考慮有不同的形狀和也讓在場的開槽。對于一個普通的圓軸承通用軸承從他們的有限元模型成功地曲線擬合的基本數(shù)據(jù)，并以此來建立一個快速的方法，通常計算時間從數(shù)小時縮短到數(shù)秒。這兩intermain種方法已應用于馬丁發(fā)動機軸承設計。拉斯頓VEB的大底，圖2（c）和（d）顯示了有限元程序和曲線擬合程序分別軸頸中心的軌道。這兩個軌道上看起來非常相似，雖然有一個對曲線擬合程序顯著節(jié)省計算時間。薄膜厚度比和我的兩個最大油膜壓力，部門首長進行了比較，圖5（a）和（b）項。還要注意的是，從短軸承理論（圖4）薄膜壓力非常類似從有限的軸承有限元理論（圖5b）這一點?，F(xiàn)在有許多機構或有限差分有限元的2 - D解決方案，使供油特性上動水壓力的能力產生影響。在'標準'VEB的案例，結合它的圓周凹槽，是不是說明了這樣的效果適合，而不是一個1.8升汽油發(fā)動機intermain軸承將被使用。開頭的圖如圖6所示，并進一步行動組可發(fā)現(xiàn)引用6和7。在圖7的軌道上圖顯示了薄膜的厚度減少作為一個石油洞的存在而在本體。但是應當指出，在周期的最小油膜厚度不一定受到損害。
一個設計方法已經制定了在冰川金屬有限公司允許，在一個更完整的方式，在軸承的feed功能的影響。它認為分為兩類這些法利效果。第一個問題涉及到發(fā)達國家的壓力過油養(yǎng)區(qū)（孔，槽等），軸承的傳遞地區(qū)產生不利影響。第二個涉及石油運輸軸承內的其他投資收益電影的研究，并考慮到了有害的影響程度時，油膜耗盡而由于沒有足夠的石油可供菲力的承載軸承的面積。這第二類是有時被稱為“油膜歷史”。
油膜歷史
關于歷史和油膜軸承油膜的動態(tài)加載邊界的基礎性工作很多是率先在英國國家工程實驗室，由已故機管局米爾恩，他的早逝留了一個空缺在這個非常專業(yè)的知識領域。米爾恩的做法視為是不斷變化的模式和移動網(wǎng)相匹配的電影界。瓊斯在冰川開發(fā)的另一種方法考慮節(jié)間流通，使用每個節(jié)點控制周圍空間的邊界固定的有限差分網(wǎng)格。后一種方法是比較容易通過，并已用于在intermain軸承分析（一孔饋送）在1.8升發(fā)動機。正如圖7圖所示的右手，與電影的歷史軌跡形狀一般的預測有很大的不同，當油膜史上的影響被忽略。盡管在最小的負載周期膜厚度的影響不大時，又是考慮油膜史，人們可以感知的案件（對于低供油壓力實例）在該雜志的額外中心徑向偏移可能會產生危險的小薄膜厚度。這強調了使用油膜史上節(jié)目中可能會遇到這些問題的重要性。同樣的原則也被應用到VEB的大底承載力的研究和預測的情況下雜志和無油膜歷史的中心路徑顯示在圖2（e）和（f）分別。這個油膜史上降級為一個完全圓周槽軸承的影響不是一開始撰文預期。然而，效果相當顯著的軌道上的右手邊看到，圖2（e）項和當?shù)啬ず穸龋ㄒ姳?）。從0.0036毫米（0.00014英寸）降低到0.0023毫米（0.00009英寸），一個重要的數(shù)額。薄膜厚度在整個負載周期（比）不同的趨勢進行了比較，圖8。頂部圖顯示（由線條的粗細）之間的有限軸承預測從不同來源（包括珀金斯發(fā)動機有限公司17）相似。瓦圖中顯示從VEB的發(fā)動機，我的實驗結果，下圖顯示的預測考慮油膜歷史。標記的點。甲，乙，丙幫助每個圖進行比較的趨勢。在這兩個電影史上的預測和在B點的峰值比在一個較高的實驗結果顯示，與傳統(tǒng)的方法（上圖），他們幾乎相同的高度。此外，隨著電影史上另一個高峰是在C顯然其中有與實驗一致。而所有這一切都給出了'電影的歷史模型，有一種思想流派，這可能是偶然的廣泛協(xié)議，因為軸承形狀各不相同，但在實踐中一直不斷在理論假設為剛性和循環(huán)支持。
慣性的影響
在蘇塞克斯大學的，有幾個動態(tài)加載的發(fā)動機軸承方案已經開發(fā)了考慮對從軸心運動導致軸承間隙內]裝載質量加速度效應。德德14的方案有所不同，較近期的油膜力，導出的方式。基本方案認為，一個完整的2 - D溶液的雷諾方程和1.8升發(fā)動機軸承從這個結果非常相似，冰川（圖7，上圖）預測的。德德還制作了一個更快的方法，假設在軸向壓力分布是拋物線。此相關的方程代入，讓雷諾方程式二階常微分方程，可通過直接矩陣求逆解決。系數(shù)矩陣是一個三對角之一，解決的辦法是加速只用對角線，而不是所有的矩陣元素打交道了。這種方法只需要幾分鐘來計算。它不是像快速移動的方法，但大規(guī)模的慣性和槽影響，使一些優(yōu)勢。一個普通ungrooved軸承，一個完整的環(huán)形溝，或單洞（如狹窄的延長軸承寬度插槽充分考慮），可容納在這個快速1 - D溶液。對于一個完整的部分溝2 - D溶液必須使用。
表1比較實驗和理論之間的最小油膜厚度為6 VEB的- X的谷三連桿軸承。為1.8升引擎使用德德的快速解決方案軸承軸頸中心的路徑顯示在圖7左手圖。無論是使用理論，有限或快速的方法，預測之間的滑動軸承，并與供油特點之一差異非常相似。這本期刊的群眾運動關內的空間效果似乎并不在1.8升發(fā)動機軸承具有重要意義。作為一個練習，以顯示一個大期刊質量的影響，選擇了極端值（不一定意圖]信息研究所）表示趨勢。較低的圖7下雪的極端情況下，軌道的形狀是完全改變了右手圖。與載荷的是相反的方向旋轉的軌道部分相關期刊似乎是受影響最嚴重，雖然最小油膜厚度維持不變。德德還審議了VEB的研究個案，并承擔了有效的質量對應于連桿的旋轉質量的組成部分。由此產生的雜志從二維有限軸承解決方案和更迅速的一維解決方案中心的軌道都顯示在圖2（g）和2（高）分別。在圖2（h）的軌道大多數(shù)似乎是由大眾的慣性作用影響，雖然通常尖點，在反方向的軌道階段的開始，已完全消失，它聲稱，大眾慣性的影響軸承間隙內的空間日志可能會顯著毗鄰主軸承飛輪。