4DW93-84E4柴油机润滑系统改进试验与特性仿真分析研究

摘要

柴油机润滑系统是柴油机非常重要的系统之一，其主要作用是将充足的润滑油供应到柴油机各对摩擦副中相对运动的机构的摩擦表面，并在摩擦表面之间形成厚度适宜的油膜，形成液体摩擦，从而降低摩擦阻力、减少功率额外损耗、减轻零件磨损，提高柴油机工作的经济性、可靠性和耐久性。因此，对柴油机润滑系统进行深入研究有重要的现实意义。
　　本文以4DW93-84E4柴油机为研究对象，对其润滑系统进行仿真分析和试验研究。目标是尽可能降低其润滑油的压力波动，以消除冷态工况下因润滑油压力波动引起的系统异响故障。与此同时，为保证可靠性，主油道机油压力需要尽可能提高，并确保机油泵流量处于合理范围，机油冷却效果得到提升。
　　首先，文章对柴油机的润滑系统作用、组成及润滑油路循环进行了详细地介绍。此外，对主要的润滑系统设计方法和润滑系统仿真分析理论等进行了深入研究，为后续的仿真分析和试验研究奠定了理论基础。
　　其次，对柴油机的润滑系统进行仿真计算分析研究。以AMESim软件为仿真平台，根据4DW93-84E4柴油机润滑系统的实际结构建立参数化仿真模型，计算了该柴油机润滑系统初始状态下的主油道压力和各档主轴承油膜厚度，计算对比不同的关键参数值（如主油道直径、机油泵流量、机油冷却器片数等）组合对系统的影响，计算了泄压阀不同孔径和型式的流通能力，计算了不同机油泵流量和凸轮轴结构对润滑系统整体功能的影响。仿真模拟计算结果和台架试验结果之间的差值控制在较小的合理范围内，说明仿真软件构建的仿真模型的准确度比较高，能够反映润滑系统的真实情况。初步分析油压波动是由于泄压阀的结构形式导致的，并且润滑系统的整体性能有较大改善空间。
　　最后，根据仿真计算的结果，通过对机油泵、主油道、机油冷却器、泄压阀等关键零部件进行优化设计，设计了五种不同改进组合方案，进行润滑系统性能试验验证分析。最后在对试验数据进行对比分析的基础上，确定了最终方案为：泵后油道孔径为15mm，机油泵流量为42L/min，使用柱塞型泄压阀，5片机油冷却器片，凸轮轴后两档不带泄油槽的组合。在此状态下，主油道的机油压力在额定转速3000r/min情况下，机油压力达到374kPa，主油道机油温度为107.5℃，机油压力波动处于较低水平，异响情况明显改善。该方案具有对柴油机结构改动小、成本低、可靠耐久性高等优点，最终得以在工厂生产中实施。

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第一章 绪论

1.1课题研究背景和意义

1.2润滑系统作用机理

1.3润滑系统国内外设计方法

1.4国内外研究现状

1.5研究目标及研究内容

第二章 基于AMESim软件柴油机润滑系统仿真分析

2.1 AMESim软件介绍

2.2 AMESim软件理论基础

2.3初始润滑系统基础评估

2.4仿真优化

2.5本章小结

第三章 润滑系统试验

3.1润滑系统性能试验

3.2 润滑系统试验分析

3.3润滑系统试验结论与建议

3.4本章小结

第四章 总结与展望

4.1总结

4.2展望

致谢

参考文献