分会场

设计制造润滑与可靠性

摘要

随着双碳的发布和柴油机热效率不断提高，铝合金活塞已不能满足柴油机高强化指标的性能要求。钢活塞以其较强的耐高温性能及较高的强度特性逐渐成为高强化柴油机活塞的首选，但由于钢材质与铝材质相比，具有密度大、导热性差、热膨胀系数低的材料特性，使得钢质活塞对销孔-销摩擦副的润滑与磨损更为苛刻和严重。为了解决钢活塞销孔轴承润滑特性的问题，首先以一款自主研发设计的非道路柴油机钢活塞为研究对象，建立内冷油腔流固耦合模型和活塞连杆组热机耦合模型，并通过活塞温度场试验和活塞销孔液压脉冲试验验证模型的准确性，为后续弹性流体动力学模型的搭建提供了准确的热变形边界条件。然后建立活塞连杆组热弹性流体动力学模型，选取销孔轴承间隙、销孔轴承表面粗糙度和销孔轴承型线为自变量因素，并通过单因素试验确定了不同因素的取值范围，再利用Plackett-Burman试验设计分析了各个因素对活塞销孔轴承润滑特性的影响权重及分布规律。最后将影响权重较大的因素引入Box-Behnken多因素优化算法，以最大油膜压力最大值、最小油膜厚度最小值、最大粗糙接触压力最大值和总摩擦损失功最大值为响应值，得到销孔结构参数的最优设计方案，并为后续的钢活塞销孔结构设计提供理论依据。

关键词

销孔轴承参数;Plackett-Burman试验;Box-Behnken多因素优化算法;润滑特性

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