Numerical simulation of piston ring pack operation in the case of mixed lubrication.

• Autorzy: Wolff A. , Piechna J.

Warianty tytułu

PL

Numeryczna symulacja pracy pakietu pierścieni tłokowych w przypadku smarowania mieszanego.

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The motion of a ring pack on a thin oil film covering a cylinder liner has been analysed. In contrast to the previous paper, which considered only hydrodynamic phenomena, in the present paper a mixed lubrication case is also taken into account. Equations describing the mixed lubrication problems based on the empirical mathematical model formulated in works of Patir, Cheng and Greenwood, Trip have been combined and used in the paper. Results of numerical simulations of this phenomenon have been presented. The model of ring motion considered takes the following phenomenon into account: hydrodynamic and contact forces, spring and gas forces and the local motion of each ring in person grooves. Differences between the motion of the ring on a thick and thin oil film are analysed and discussed.

PL

W pracy przedstawiono model ruchu pakietu pierścieni tłokowych przemieszczających się po filmie olejowym o grubości porównywalnej z wysokością chropowatości pierścieni i gładzi cylindrowej. Zaadaptowano model przepływu w szczelinie o chropowatych ściankach Patira i Chenga oraz model elastycznego kontaktu chropowatych powierzchni Greenwooda i i Tripa. W modelu uwzględniono siły hydrodynamiczne, siły elestycznego kontaktu i siły sprężystości pierścieni, jak też siły gazowe działające na poszczególne pierścienie. Porównano ruch pierścieni przy niskiej i wysokiej temperaturze powierzchni cylindra, co odpowiada przypadkom pełnego i częściowego smarowania. Pokazano zmiany obszaru zwilżania pierścieni oraz strefy kontaktu rozkładu grubości filmu olejowego, sił działających na pierścienie. Wyniki obliczeń przedstawiono w formie wykresów.

Słowa kluczowe

EN

numerical simulation; piston ring; mixed lubrication; hydrodynamics; gas dynamics; oil consumption; elastic contact; surface roughness; piston engine

PL

symulacja numeryczna; pierścień tłokowy; smarowanie mieszane; hydrodynamika; dynamika gazu; zużycie paliwa; styk spężysty; chropowatość powierzchni; silnik tłokowy

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. LII, nr 2
• Strony: 157--190
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wolff A.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Transport, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warsaw, Poland

autor

Piechna J.

• Warsaw University of Technology, Institute of Aeronautics and Applied Mechanics, ul. Nowowiejska 24, 00-665 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Gelinck E.: Mixed Lubrication of Line Contacts, PhD Thesis, University of Twente, 1999.
• [2] Greenwood J., Trip J. H.: The contact of Two Nominally Flat Rough Surfaces, Proc Instn Mech Engrs., Vol. 185. 48/71 pp. 625-633, 1971.
• [3] Liu Q.: Friction in Mixed and Elastohydrodynamic Lubricated Contacts Including Thermal Effects, PhD Thesis, University of Twente, 2002.
• [4] Odyck van D. E. A.: Stokes Flow in Thin Films, PhD Thesis, University of Twente, 2001.
• [5] Patir N., Cheng H. S.: An Average Flow Model for Determining Effects of Three-Dimensional Roughness on Partial Hydrodynamic Lubrication, Transactions of ASME, Journal of Lubrication Technology, Vol. 100, January 1978.
• [6] Patir N., Cheng H. S.: Application of Average Flow Model to Lubrication Between Rough Sliding Surfaces, Transactions of ASME, Journal of Lubrication Technology, Vol. 101, April 1979.
• [7] Radcliffe C. D., Dowson D.: Analysis of Friction in a Modern Automotive Piston Ring Pack, Lubricant and Lubrication/ D. Dowson et al. (editors), Elsevier Science B.V., 1995.
• [8] Wolff A., Piechna J.: Numerical simulation of piston ring pack operation, The Archive of Mechanical Engineering, Vol. L, Number 3, pp. 303-329, 2003.
• [9] Yun J. E., Chung Y., Chun S. M., Lee K. Y.: An Application of Simplified Average Reynolds Equation for Mixes Lubrication Analysis of Piston Ring Assembly in an Internal Combustion Engine, SAE Paper 952562, 1996.