《柴油机翻边轴瓦径向止推耦合润滑计算方法》标准征求意见稿

IT/CMEEEAXXXX—2025前言 2规范性引用文件 3术语和定义 4计算流程 5核心计算公式 36计算结果分析 8T/CMEEEAXXXX—2025本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由哈尔滨工程大学提出。本文件由中国机电设备工程协会归口。本文件起草单位：哈尔滨工程大学、重庆跃进机械厂有限公司、中船动力（集团）有限公司、嘉庚创新实验室。本文件主要起草人：赵滨、李玩幽、卢熙群、钟宁、韩连任、率志君、徐含章、马旋、史修江、屠力月、王东华、郭宜斌、董烈祎、李宏亮。T/CMEEEAXXXX—20251柴油机翻边轴瓦径向止推耦合润滑计算方法本文件规定了柴油机翻边轴瓦径向止推耦合润滑计算的计算流程、核心计算公式、计算结果分析。本文件适用于柴油机翻边轴瓦径向止推耦合润滑特性计算。2规范性引用文件本文件没有规范性引用文件。3术语和定义本文件没有需要界定的术语和定义。4计算流程柴油机翻边轴瓦径向止推耦合润滑计算流程如下，计算流程图见图1：a)基于滑动轴承、止推轴承结构特性，输入轴承宽度、轴承间隙等相关参数；b)基于润滑油特性，输入初始润滑油压力、温度、流量、粘度等相关参数；c)利用油膜厚度方程计算初始参数设置下的滑动轴承、止推轴承的油膜厚度；d)在此基础上求解瞬态雷诺方程计算油膜压力，通过对比前后两次迭代压力的偏差，判断油膜压力是否收敛，未收敛则将更新后的油膜压力替换原始油膜压力重复计算；e)压力收敛后进一步利用瞬态能量方程求解滑动轴承、止推轴承的温度分布，未收敛则重复上述计算，更新热变形、油膜厚度和油膜压力直至温度收敛；f)基于热-压-流连续性条件进行温度场耦合计算，判断油膜压力是否收敛；g)输入径向载荷和倾角计算轴颈部分承载力，输入轴向位移计算推力部分承载力；h)更新径向运动轨迹和轴向几何厚度；i)重复上述单个时刻的油膜厚度、油膜压力、承载力、温度等润滑特性计算，循环至两个以上工作周期；j)得到各个时期的润滑特性。T/CMEEEAXXXX—20252图1柴油机翻边轴瓦径向止推耦合润滑计算流程T/CMEEEAXXXX—202535核心计算公式5.1油膜厚度计算5.1.1径向部分油膜厚度hJ按公式（1）计算：式中：c——轴承间隙，单位为微米(μm）；e——偏心距，单位为微米(μm）；θ——周向位置角，单位为度(°);φ——偏位角，单位为度(°);hJE——轴颈部分的弹性变形，单位为微米(μm）；hJT——轴颈部分的热变形，单位为微米(μm）；γ——倾斜角度，单位为度(°);Y——轴向位置，单位为米（m）；BL——径向部分宽度，单位为米（m）；V——轴颈轴向速度，单位为米每秒（m/s）；△t——计算的时间步长，单位为秒（s）。5.1.2止推部分油膜厚度hT按公式（2）计算：式中：h0——轴向间隙，单位为微米(μm）；r——径向坐标，单位为米（m）；γ——倾斜角度，单位为度(°);θ——周向位置角，单位为度(°);hTE——推力部分的弹性变形，单位为微米(μm）；hTT——推力部分的热变形，单位为微米(μm）；hv(t)——轴颈的时变位移，单位为米（m）。5.2油膜压力计算油膜压力分布按公式（3）、公式（4）计算：式中：∂——偏导数符号；R0——轴承内径，单位为米（m）；ρ——润滑剂密度，单位为千克每立方米（kg/m3hJ——径向部分油膜厚度，单位为微米(μm）；PJ——径向部分油膜压力，单位为兆帕（MPa）；z——轴向位置，单位为米（m）；T/CMEEEAXXXX—20254）；UJ——轴颈部分线速度，单位为米每秒（m/s）；σ——表面综合粗糙度，单位为微米(μm）；φθ——周向压力-流量因子；φz——轴向压力-流量因子；φs——剪切流动因子；φc——接触系数；t——时间步，单位为秒（s）；r——径向坐标，单位为米（m）；hT——止推部分油膜厚度，单位为微米(μm）；pT——止推部分油膜压力，单位为兆帕（MPa）；ω——轴颈旋转角速度，单位为弧度每秒（rad/s）。5.3压力边界条件径向部分和止推部分使用的边界条件依据公式（5）：PT(θ,R2)=0式中：PJ——径向部分油膜压力，单位为兆帕（MPa）；PT——止推部分油膜压力，单位为兆帕（MPa）；θJc——径向部分空化区域的周向位置，单位为度(°);θTc——止推部分空化区域的周向位置，单位为度(°);∂——偏导数符号；z——轴向位置，单位为米（m）；R2——止推轴瓦外径，单位为米（m）。5.4瞬态能量方程在瞬态润滑过程中，由于时变载荷变化剧烈，油膜温度场随时间的变化速率较快，滑油热对流引发的能量转递较为显著，各部分的能量方程如公式（6）、公式（7）：式中：ρ——润滑剂密度，单位为千克每立方米（kg/m3Cp——等温比热容，单位为千焦每千克摄氏度（kJ/（kg·℃));vJ——推力部分润滑剂的周向速度，单位为米每秒（m/s）；∂——偏导数符号；TJ——径向部分油膜温度，单位为摄氏度(℃);T/CMEEEAXXXX—20255WJ——推力部分润滑剂的轴向速度，单位为米每秒（m/s）；z——轴向位置，单位为米（m）；t——时间步，单位为秒（s）；α——润滑剂的热膨胀系数，单位为1每摄氏度（1/℃);pJ——径向部分油膜压力，单位为兆帕（MPa）；r——径向坐标，单位为米（m）；θ——周向位置角，单位为度(°);k1——滑油导热系数，单位为瓦每米每开（W/(mK)）；）；uJ——径向部分滑油径向流速，单位为米每秒（m/s）；Ur——轴颈部分润滑剂的径向速度，单位为米每秒（m/s）；TT——推力部分的热变形，单位为微米(μm）；Uθ——轴颈部分滑油的周向速度，单位为米每秒（m/s）；pT——止推部分油膜压力，单位为兆帕（MPa）。5.5润滑密度润滑密度ρ按公式（8）计算：式中：ρ——润滑剂密度，单位为千克每立方米（kg/m3ψ——滑油填充率；ρg——气体密度，单位为千克每立方米（kg/m3ρl——纯油密度，单位为千克每立方米（kg/m3）。5.6进油温度进油温度T按公式（9）计算：式中：T——进油温度，单位为摄氏度(℃);Q——流量，单位为毫升每秒（mL/s）；s——进油；c——回流。5.7滑油粘温方程滑油粘度与温度关系η(T)按雷诺粘温方程描述，具体方程如公式（10）：式中：T0——参考温度，单位为摄氏度(℃);η0——参考温度下滑油粘度；T——滑油各位置实际温度，单位为摄氏度(℃);β——粘温系数。T/CMEEEAXXXX—202565.8热-压-流连续性条件5.8.1压力连续性压力连续性条件如公式（11）：式中：PJ——径向部分油膜压力，单位为兆帕（MPa）；PT——止推部分油膜压力，单位为兆帕（MPa）；j,m——分别表示径向部分与止推部分交界区域的周向坐标和轴向（对应于径向部分）/径向（对应于止推部分）坐标。5.8.2流动连续性止推部分的径向流和径向部分的轴向流的连续性如公式（12）：式中：h——公共边界处的油膜膜厚，单位为微米(μm）；P——公共边界处的油膜压力，单位为兆帕（MPa）；J——径向部分；T——止推部分；∂——偏导数符号；）；z——轴向位置，单位为米（m）；j,m——分别表示径向部分与止推部分交界区域的周向坐标和轴向（对应于径向部分）/径向（对应于止推部分）坐标。5.8.3热流量连续性径向部分的轴向热流量QJ、止推部分的径向热流量QT分别按公式（13）、公式（14）计算：QJ=PCpwJQT=PCpUr式中：QJ——径向部分热流量，单位为毫升每秒（mL/s）；QT——止推部分热流量，单位为毫升每秒（mL/s）；ρ——润滑剂密度，单位为千克每立方米（kg/m3Cp——等温比热容，单位为千焦每千克摄氏度（kJ/（kg·℃));WJ——推力部分润滑剂的轴向速度，单位为米每秒（m/s）；∂——偏导数符号；TJ——径向部分油膜温度，单位为摄氏度(℃);z——轴向位置，单位为米（m）；k1——滑油导热系数，单位为瓦每米每开（W/(mK)）；Ur——轴颈部分润滑剂的径向速度，单位为米每秒（m/s）；T/CMEEEAXXXX—20257TT——推力部分的热变形，单位为微米(μm）；r——径向坐标，单位为米（m）。5.9轴颈三维运动方程5.9.1轴向窜动方程5.9.1.1轴颈轴向速度V按公式（15）计算：式中：V——轴颈轴向速度，单位为米每秒（m/s）；A，B——待定系数，分别按公式（20）、公式（18）计算。5.9.1.2径向-止推轴瓦一个工作周期时长T按公式（16）计算：式中：T——径向-止推轴瓦一个工作周期时长，单位为秒（s）。5.9.1.3旋转工作周期时间Tθ按公式（17）计算：式中：Tθ——旋转工作周期时间，单位为秒（s）；Nr——轴颈转速，单位为转每分钟（r/min）；ω——轴瓦轴承的相对速度，单位为米每秒（m/s）。5.9.1.4B的表达式如公式（18）：式中：Nr——轴颈转速，单位为转每分钟（r/min）；λ——周期比。5.9.1.5位移幅值△L按公式（19）计算：式中：△L——位移幅值，单位为米（m）；T——径向-止推轴瓦一个工作周期时长，单位为秒（s）；d——微分符号；t——运行时间，单位为秒（s）。5.9.1.6A的表达式如公式（20）：式中：Nr——轴颈转速，单位为转每分钟（r/min）；λ——周期比。5.9.1.7轴向窜动方程如公式（21）：T/CMEEEAXXXX—20258式中：hv(t)——瞬时轴向速度，单位为米每秒（m/s）；γ——倾斜角度，单位为度(°);h0——周向间隙，单位为微米(μm）；Nr——轴颈转速，单位为转每分钟（r/min）；d——微分符号；t——运行时间，单位为秒（s）。5.9.2径向运动方程轴颈径向运动方程如公式（22）：式中：W——轴瓦承载力，单位为牛顿（N）；x，y——分别表示水平方向和垂直方向；Load——径向载荷，单位为牛顿（N）；v——线速度，单位为米每秒（m/s）e——偏心率，单位为米（m）；m——轴颈质量，单位为