【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及船舶动力装置摩擦学，特别涉及一种含表面涂层的船用供油凸轮副摩擦润滑分析方法。
技术介绍
1、凸轮-滚轮副是柴油机供油系统核心摩擦副，受柴油机运转时复杂工况及微观形貌影响，其通常工作于润滑-接触并存的混合润滑状态，导致界面过大摩擦损失和严重表面磨损。涂层技术及其应用受到世界各国研究人员的重视，涂层减摩和抗磨性能使其适用于在恶劣条件下工作的摩擦副，在内燃机中的应用变得尤为重要。
2、当前，在对含涂层的凸轮副弹流润滑数值模拟方面，多数文献[yu c,meng x,xiey.numerical simulation of the effects of coating on thermalelastohydrodynamic lubrication in cam/tappet contact.proc.inst.mech.eng.partj.-j.eng.tribol.2016,231(2):221-239.
3、meng x,yu c,xie y,mei b.thermal insulation effect on ehl of coatedcam/tappet contact during start up.ind.lubr.tribol.2018,70(6):917-926.
4、lyu b,meng x,zhang r,cui y.a comprehensive numerical study onfriction reduction and wear resistance by
技术实现思路
1、本专利技术目的是为改善供油凸轮-滚轮副界面摩擦润滑，降低能量损耗而提供的一种考虑表面涂层的船用供油凸轮-滚轮副摩擦润滑分析方法。
2、本专利技术提供的一种含表面涂层的船用供油凸轮副摩擦润滑分析方法，包括以下步骤：
3、基于质点运动学模型和单质量动力学模型构建供油凸轮-滚轮副运动-动力学模型；基于所述供油凸轮-滚轮副运动-动力学模型得到供油凸轮-滚轮副的运动属性；
4、基于所述运动属性构建瞬变动力学特性下的供油凸轮-滚轮副涂层弹流润滑模型，其中所述供油凸轮-滚轮副涂层弹流润滑模型为雷诺方程、膜厚方程、承载方程和摩擦-闪温方程的耦合方程；
5、将待测供油机构运行参数输入所述供油凸轮-滚轮副涂层弹流润滑模型中得到摩擦润滑分析结果。
6、可选地，所述运动属性包括：凸轮-滚轮间的运动状态和凸轮-滚轮间的作用力；
7、其中，基于所述质点运动学模型计算所述凸轮-滚轮间的运动状态的过程包括：
8、获取凸轮-滚轮结构的凸轮角速度、凸轮基圆半径、滚轮半径和滚轮升程；
9、基于所述凸轮基圆半径、滚轮半径和滚轮升程计算得到供油凸轮曲率半径；
10、基于所述凸轮角速度和所述滚轮半径得到接触点的凸轮表面速度；
11、基于所述接触点的凸轮表面速度、凸轮基圆半径和所述滚轮升程得到接触点的滚轮表面速度；
12、基于所述滚轮升程和偏心距得到凸轮压力角。
13、可选地，所述单质量动力学模型基于所述凸轮压力角计算所述凸轮-滚轮间的作用力的计算公式为：
14、
15、式中，f表示凸轮-滚轮间的作用力，表示凸轮压力角，ft表示弹簧力，fn表示零件惯性力，fp表示柱塞油液压力。
16、可选地，基于瞬变动力学特性下的雷诺方程得到油膜压力；
17、其中，求解所述油膜压力的计算公式为：
18、
19、式中，p表示油膜压力，h表示油膜厚度，u表示卷吸速度，ρ表示润滑剂密度，η*表示非牛顿润滑剂有效粘度。
20、可选地，所述膜厚方程为：
21、
22、式中，h0表示初始膜厚，v(x,y,t)表示弹性变形，x,y为弹性变形计算节点，t为运动时间，r表示供油凸轮曲率半径。
23、可选地，基于含涂层的频率响应函数计算所述弹性变形的过程包括：
24、获取频域中的频响函数；
25、对所述频响函数进行离散后提取影响函数；
26、基于所述影响函数，采用dc-fft算法计算含涂层表面的法向位移。
27、可选地，所述瞬变动力学特性下的承载方程为：
28、∫∫ωpf(x,y,t)dxdy＝f
29、式中，pf表示流体压力。
30、可选地，基于所述摩擦-闪温方程计算两接触面的总摩擦力和表面温度的过程包括：
31、基于dowson模型对流体模型中的极限剪切模量和极限剪切应力进行修正，得到修正后的流体模型；
32、基于修正后的流体模型计算油膜剪切应力；
33、对所述油膜剪切应力进行积分得到总摩擦力；
34、构建快速移动热源模型，基于第二类沃尔泰拉积分方程求解所述快速移动热源模型得到两接触面的表面温度。
35、可选地，所述两接触面的表面温度计算公式为：
36、
37、
38、式中，t1表示凸轮的表面闪温，t2表示滚轮的表面闪温，tb1表示凸轮的表面初始温度，tb2表示滚轮的表面初始温度，ρ1,ρ2分别表示凸轮和滚轮的固体密度，c1,c2分别表示凸轮和滚轮的固体比热容，k1,k2分别表示凸轮和滚轮的固体导热系数，kf表示润滑油导热系数。
39、本专利技术具有如下技术效果：
40、本专利技术综合考虑凸轮副瞬态工况、突变几何等因素，可实现接近供油凸轮副实际运行工况下的摩擦润滑特性分析；
41、本专利技术能分析凸轮-滚轮副摩擦闪温，且相较于其他方法具有实用性先进性，并可快速实现多种工况下凸轮副摩擦损失预测。
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1.一种含表面涂层的船用供油凸轮副摩擦润滑分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的含表面涂层的船用供油凸轮副摩擦润滑分析方法，其特征在于，所述运动属性包括：凸轮-滚轮间的运动状态和凸轮-滚轮间的作用力；
3.根据权利要求2所述的含表面涂层的船用供油凸轮副摩擦润滑分析方法，其特征在于，所述单质量动力学模型基于所述凸轮压力角计算所述凸轮-滚轮间的作用力的计算公式为：
4.根据权利要求3所述的含表面涂层的船用供油凸轮副摩擦润滑分析方法，其特征在于，基于瞬变动力学特性下的雷诺方程得到油膜压力；
5.根据权利要求4所述的含表面涂层的船用供油凸轮副摩擦润滑分析方法，其特征在于，所述膜厚方程为：
6.根据权利要求5所述的含表面涂层的船用供油凸轮副摩擦润滑分析方法，其特征在于，基于含涂层的频率响应函数计算所述弹性变形的过程包括：
7.根据权利要求4所述的含表面涂层的船用供油凸轮副摩擦润滑分析方法，其特征在于，所述瞬变动力学特性下的承载方程为：
8.根据权利要求7所述的含表面涂层的船用供油凸轮
9.根据权利要求8所述的含表面涂层的船用供油凸轮副摩擦润滑分析方法，其特征在于，所述两接触面的表面温度计算公式为：
...【技术特征摘要】
1.一种含表面涂层的船用供油凸轮副摩擦润滑分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的含表面涂层的船用供油凸轮副摩擦润滑分析方法，其特征在于，所述运动属性包括：凸轮-滚轮间的运动状态和凸轮-滚轮间的作用力；
3.根据权利要求2所述的含表面涂层的船用供油凸轮副摩擦润滑分析方法，其特征在于，所述单质量动力学模型基于所述凸轮压力角计算所述凸轮-滚轮间的作用力的计算公式为：
4.根据权利要求3所述的含表面涂层的船用供油凸轮副摩擦润滑分析方法，其特征在于，基于瞬变动力学特性下的雷诺方程得到油膜压力；
5.根据权利要求4所述的含表面涂层的船用供油凸轮...
【专利技术属性】
技术研发人员：华德良，史修江，施方鹏，卢熙群，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：
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