分会场

设计制造润滑与可靠性

摘要

活塞环在承担密封、润滑、导热等重要功能时，产生了与其微小结构尺寸不成比例的摩擦功耗，显著影响着整机的使用寿命。然而，现有研究往往将活塞环简化为二维截面，无法充分考虑活塞环-缸套(PRCL)系统润滑、传热、动力学行为在周向上的不均匀性。因此，本研究针对三维PRCL系统，开展了TEHD耦合建模和计算。为准确捕捉三维柔性环在气体、油膜、接触等复杂载荷下的动态响应，研究首先通过有限元方法获得了环质量和刚度矩阵，并进一步引入瑞利阻尼建立了其结构动力学模型。环-缸套间薄层油膜的润滑特性则基于平均雷诺方程进行描述。此外，研究采用三维瞬态能量方程计算考虑摩擦热的油膜温度场。针对某型大缸径发动机的计算结果表明：摩擦热在周向的分布并不均匀，并使得油膜承载能力降低；型线高度增加，微凸体接触载荷变大，会产生更大的摩擦功耗。 本研究将活塞环的TEHD（热弹性流体动力学）模型从二维环截面拓展到三维实体，可为PRCL系统的摩擦学设计提供更有效的支撑。

关键词

三维模型;TEHD;润滑动力学;摩擦热

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