热气机活塞十字头摩擦学与动力学的耦合分析

为了研究热气机活塞十字头结构摩擦学及动力学特性,本文在三维形貌测量的基础上进行连接副的接触分析得到了其连接副摩擦学特性,建立了耦合摩擦学特性的热气机活塞组动力学模型,对比分析了计算结果与实测值,结果表明：热气机不同工况下其主密封摩擦功耗的计算值与试验值的误差不超过10%,验证了摩擦学计算和建模方法的正确性;当二阶运动较为柔和时,随十字头横向运动的挤压油膜在其对应推力面产生梯度均匀的压力分布,而剧烈的二阶运动造成十字头边缘与缸套碰撞产生局部高达30 MPa的油膜总压;活塞十字头产生了远大于导引环、杆密封的侧推力,杆密封结构因属接触式密封而产生近600 W的摩擦功耗,远大于十字头和导引环的摩擦功耗;因处于气膜润滑状态,导引环产生的侧推力和摩擦功耗较小,计算时可忽略不计;侧推力中的较高频率分量源于十字头与缸套间的摩擦学特性,在热气机动力学求解中应考虑摩擦学的影响,以提高其求解精度。