在说明了衬套的结构(这里是第一部分)之后,我特别关注在产生不合适的润滑条件时在这种类型的润滑联轴器中发生的关键事件。 或者操作条件、作用力和旋转速度非常高,并且无法预先预见到衬套的尺寸。 这种事件或故障称为:气蚀。
套管的重要性
总的来说,根据我作为具有高平均活塞速度(高于 24 m / sec 和最高 27 m / sec)的赛车发动机的设计师的经验,其操作中最精密和关键的衬套是曲柄销的衬套。或者干脆叫连杆轴承(装在大端轴承,英文big end bearing)。 为确保连杆轴承在所有操作条件下持续润滑,启动、最小 RPM(发动机转数)和最大 RPM,油泵输送压力必须高于提供的负载损失的总和(理解为压力)引擎。
离心力
除了这些损失之外,还必须考虑到离心力作为重要的压降,特别是在高 RPM 时,因此在高平均活塞速度时。 事实上,当通过主轴颈的直径向连杆供油时,由于克服了它沿曲轴销内的通道作用在油上的离心力。 即使所讨论的压力被评估为正值,也总是需要考虑诸如油道的 Ra、钻孔中存在的加工缺陷、主轴承及其圆周通道相对于轴上的孔和所有可能导致工作间隙恶化的热条件,在工作温度下肯定会增加。
流体中子
此外,在计算模拟中,油被认为是牛顿流体,不可压缩,具有均匀的结构,没有金属磨损残留物造成的杂质,称为“碎片”。 此外,燃烧残留物(例如未燃烧的气体)、未燃烧汽油的百分比和任何水基残留物的存在会大大降低油的润滑特性。 即使气泡的存在也会导致相关联轴器中油的密度局部下降,从而恶化油道中的边界条件,当计算沿套管宽度完整且规则时,我们估计这种边界条件。
油温
当泵吸入的油底壳或油箱内的温度超过 100°C 时,油中少量的水会蒸发,释放氧气,如果不使用适当的油/空气分离器(如离心机或类似机械)分离器械,它到达衬套,降低了鼻道的承载能力。 然后在金属和覆盖层(上面指出的第三层)之间会有接触阶段,带有磨损和金属层压。 当车辆加速导致油底壳中的大量油以无序的方式移动并且发现泵吸入区域时,空气也可能由于缺乏“吃水”而出现。
空化
众所周知,油膜的厚度以及压力分布也是由轴套内的主轴颈或曲柄的偏心旋转产生的泵送效应产生的。 因此立即认为存在高压区和低压区。 在发散区,压力迅速下降,如果这种变化非常突然,它会导致汽油或机油溶解。 鼻道中的压力将超过饱和压力,我们将出现一种现象,称为:气蚀。
为什么会发生气蚀
因此提出了两种导致空化的现象。 第一个与油底壳或吸油箱中的油中存在的空气或气体(燃烧残留物)有关。 这种类型的气蚀对衬套来说问题较小,因为当泵通过压缩油混合物(之所以这样说,因为不仅标称密度的油到达泵)消除了油中的一部分气体时,油中存在的一部分气体也被消除了。压力再循环阀中的过量混合物。 平均而言,再循环相对于进气流量为 20% – 30%。
汽化
第二个与操作现象有关,具体而言与汽化有关。 作为一种导致流体的物理状态从液体变为气体或反之亦然的现象,它肯定更危险并造成严重的机械损坏,尤其是在诸如曲柄销的联轴器中,其中力的变化相当大燃烧载荷和惯性。 在高转速下,例如赛车发动机,这种相变发生的频率非常高,并且持续时间非常短,以至于油中的压力迅速下降,溶解的汽油可以迅速蒸发。 随着压力再次上升,蒸发引起的气泡会破裂,你会回到初始阶段。 这种周期性会导致轴承表面的磨损疲劳。
模拟难度
连杆轴承上的异常是在其操作中最难模拟的主题之一,也很难转化为设计动作。 事实上,往往当出现重要异常时,磨损的衬套损坏非常严重,难以分析。 但是,衬套制造商向发动机设计人员和实验人员提供了一些比较方法,以质疑对这些部件的影响或损坏的看法。
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