曲轴主轴承润滑条件分析

摘 要：曲轴位于发动机的下部，工作时其高速旋转，其在安装时靠轴承盖来固定，靠主轴承座来支撑，曲轴和主轴承之间产生摩擦需要润滑油来解决，润滑条件受到很多原因影响，本篇主要进行分析其中几个重要影响因素。通过仿真模拟实验，利用滑动轴承的热弹性流体动力润滑（TEHD）计算方法研究影响主轴承润滑效果的因素。

关键词：曲轴主轴承;油槽;润滑性能

一、 研究意义和现状

（一）研究意义

为了使主轴承的润滑环境达到最佳成效，通过研究，得出它受作用力的状况、制造材料、装配因素和发动机运转情况影响，最终运用到工业生产和维修中，获得最佳经济效益。

（二）研究现状

对于曲轴主轴承润滑条件的研究，往往分析研究了诸多种因素，也依然会有其他条件没有考虑到，反而得出了很多错误的结论，其实，诸多条件是同时存在的，需要综合分析。

二、 曲轴主轴承润滑的重要性和工作原理

（一）曲轴主轴承润滑的重要性

通过对主轴承润滑可以对轴承的各部分减小轴承磨损;能够削减它因为摩擦和其他原因发出的大量热;可以起到防锈、防尘、减少隐患的作用;能够有效延长它的工作时长。

（二）曲轴主轴承润滑的工作原理

为了使润滑油能够尽快到达工作面，在曲轴主轴承上加工有油槽，这样可以保持润滑油流淌的持续性，另一方面摩擦发出的热也会被吸走，这样就使得轴承温度大幅降低。

三、 影响因素分析

（一）油槽对润滑性能的影响

通过仿真模拟分析，轴承加工环形油槽，其流出的润滑油是加工油槽轴承的大约2.5倍。轴承负载与其宽度的3次方成正比，同样轴承幅面，加工有油槽的轴承负载只是没有油槽轴承负载的1/4。加工油槽的要比没有的强很多，因此主轴承设计都加工有油槽。经过对比不同的油槽区域计算结果可以得出，设计时应充分把握好油槽的宽度，一般将其定在轴承宽度的0.06至0.23倍范围内。

（二）相对间隙改变主轴承润滑条件

当轴承间隙增大，零部件撞击变大，震动及噪声加大，特别易于造成部件毁伤，严重时导致轴承运转不了。轴承的相对间隙小与大不但与发动机的作业状态相关，还与部件的生产、安装紧紧联系，操作发动机的不当方法也改变间隙大小。经仿真模拟证明，曲轴主轴承有一个最恰当的相对间隙大小区间。

（三）宽度与直径比对主轴承润滑条件的影响

发动机的总体设计会严重影响主轴承宽幅，当今发动机多为柴油机或汽油机，想要获取较小的外部体积，制造时往往把内部轴的距离设计的很短。轴承宽度与直径比是0.31的，表面润滑油薄厚值最小，热度最大，为了保证安全，宽度与直径比是0.31的非常有害。在宽度与直径比是0.49的，摩擦消耗功率最高，按照制造和使用成本计算非常不划算。伴随轴承宽幅加大，润滑区域就会增加，因此绝对润滑减弱，摩擦功率消耗加大。因此，轴承宽幅与直径比值不能过小，也不能过大，分析考量，比值在0.35至0.45之间时，成效最为明显。

四、 结论

（一）主要结论

1. 制造油槽要比不制造油槽要好得多，发动机曲轴主轴承通过制造油槽来实现，能够使油槽的尺寸和区位更加精确，从而确定油槽的尺寸和区位。

2. 轴承的油槽宽幅于适当的区间幅度的，各种润滑条件不会有太大的改变，而如果超越这一区间幅度，润滑条件骤然变差，最小油膜厚度大大降低，最大油膜压力变大，比压显著扩大，甚至会超越极限值，因此，油槽的宽度在设计时应认真考察分析，一般将其定在轴承宽度的0.06至0.23倍范围内。

3. 如果在另外因素不变时，相对间隙值扩大，摩擦消耗功率减小，使轴承环境溫度变小，润滑油热量下降，黏度增加，轴承表面润滑油厚度增大。但是在相对间隙达到大约 0.38时，如果接着增大间隙，会造成最小油膜厚度下降。而且伴着相对间隙的变化，如果增加，滚轴活动区间变大，轴承表面润滑油布油的薄厚逐渐变小。还有，当轴承与轴衬的空隙增加，轴承的撞击作用力变强，震动及噪声增加，特别易于造成部件损毁，严重时导致轴承不能运转。相对间隙既与发动机的运转情况有关，还与机构的制造、安装精度紧紧相关，发动机应用操作方法也和相对间隙大小有联系。

4. 轴承宽度和直径比为0.31时，轴承表面润滑油薄厚最小，但热度最大，宽度与直径比定作0.31是非常不正常的。宽度和直径比是0.49的，摩擦消耗功率最高，不符合节约的目的。伴着轴承宽幅的变大，润滑区域就会增大，因此绝对润滑减弱，摩擦功率消耗加大。最大摩擦水平急剧上升，特别是当最大爆炸压力与轴两侧的圆柱气缸相对应时。轴承宽幅与直径比不能过小，也不能过大，主轴承的宽幅与直径比是0.35至0.45之间的，成效最好。

（二）使曲轴主轴承润滑效果更好的措施

1. 主轴承润滑条件和油槽的形状、区位和宽幅非常相关。主轴承不适合制造全油槽，下轴衬是表面润滑油负载区，也不适合制造油槽。油槽应制造在上轴衬，其设计的区间可选270°至90°或90°至0°。

2. 主轴承润滑条件与油槽宽幅关系很大。油槽加工宽幅区间应在轴承宽幅的0.06至0.23倍之间。

3. 主轴承润滑的性能受相对间隙的影响。主轴承相对间隙采用最恰当区间范围。

4. 主轴承润滑的性能受宽度与直径比的影响，主轴承的宽度直径比要适当，既不要过大也不要过小。保持在0.35至0.45之间最为理想。

参考文献：

[1]邵正宇.内燃机径向滑动轴承优化设计[J].内燃机，2002（5）：13-15.

[2]王刚志，舒歌群，张家雨.使用因素对多缸内燃机主轴承润滑的影响[J].农业工程学报，2007（2）：107-111.

[3]王刚志，王养军.提高转速与增压对内燃机主轴颈和曲柄销磨损的影响[J].拖拉机与农用运输车，2005（6）：57-58.

作者简介：

代雪锋，安徽省蚌埠市，安徽科技贸易学校。