柴油機(jī)軸系扭振及硅油減振器設(shè)計(jì)研究.pdf

1、當(dāng)今，內(nèi)燃機(jī)已被廣泛地應(yīng)用于航空航天、汽車(chē)、船舶等。由活塞-連桿-曲軸產(chǎn)生的往復(fù)式運(yùn)動(dòng)決定了發(fā)動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中存在機(jī)械振動(dòng)，而軸系振動(dòng)則是引發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)和其他動(dòng)力裝置振動(dòng)噪聲的重要來(lái)源之一。由于作為扭振能量來(lái)源的周期激勵(lì)力矩一直存在，因此任何一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中軸系總存在扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，當(dāng)曲軸軸系發(fā)生共振時(shí)，振動(dòng)幅值大幅增加，甚至?xí)斐砂l(fā)動(dòng)機(jī)軸系斷裂，工作粗暴，產(chǎn)生噪聲，以致發(fā)動(dòng)機(jī)不能正常工作，故避免曲軸產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)共振顯得尤為重要。
　

2、　 本文就柴油機(jī)軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)及硅油減振器設(shè)計(jì)開(kāi)展了研究，以某直列六缸柴油機(jī)為研究對(duì)象，依據(jù)集總參數(shù)模型簡(jiǎn)化原則，基于EXCITE-designer軟件，建立集中質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)模型，進(jìn)行自由振動(dòng)與強(qiáng)迫振動(dòng)計(jì)算，得到了軸系固有頻率、各模態(tài)振型、主諧次扭轉(zhuǎn)振幅及扭振應(yīng)力，計(jì)算發(fā)現(xiàn)此發(fā)動(dòng)機(jī)扭振振幅較大，需對(duì)其減振器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　 搭建了扭振測(cè)量試驗(yàn)臺(tái)，對(duì)該機(jī)進(jìn)行扭振測(cè)量試驗(yàn)，并詳細(xì)介紹了各試驗(yàn)裝置工作原理及方法。通過(guò)試驗(yàn)與

3、仿真結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了計(jì)算模型的合理性。
　　 通過(guò)改變硅油減振器各結(jié)構(gòu)參數(shù)，研究了各參數(shù)對(duì)固有頻率和扭振峰值的影響。計(jì)算結(jié)果表明:慣性圓環(huán)的內(nèi)徑、外徑、寬度與固有頻率成二次曲線(xiàn)關(guān)系，與4.5諧次扭振振幅成線(xiàn)性變化關(guān)系，與6.0諧次扭振振幅成二次曲線(xiàn)變化關(guān)系。對(duì)曲線(xiàn)進(jìn)行數(shù)值擬合后，得到固有頻率ω、4.5和6.0諧次扭振振幅與慣性圓環(huán)外徑Ro、寬度L、內(nèi)徑Ri的數(shù)學(xué)關(guān)系式。
　　 研究了飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)固有頻率和扭振峰值的影響

4、，得到飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大小與一、二階固有頻率以及4.5、6.0諧次振幅峰值的數(shù)學(xué)關(guān)系式。研究發(fā)現(xiàn)，飛輪慣量增大可使軸系一階固有頻率按三次曲線(xiàn)趨勢(shì)遞減，二階固有頻率按四次曲線(xiàn)趨勢(shì)遞減，4.5諧次共振峰值按三次曲線(xiàn)趨勢(shì)增大、6.0諧次共振峰值按四次曲線(xiàn)趨勢(shì)增大;飛輪慣量增大不能有效降低扭振振幅，但可以抑制滾振振幅，并使?jié)L振向低速區(qū)移動(dòng)。
　　 建立某Ⅴ型12缸柴油機(jī)扭振計(jì)算模型，研究了分別采用60°、90°氣缸夾角對(duì)扭振產(chǎn)生的影響。計(jì)算

5、結(jié)果表明，氣缸夾角對(duì)固有頻率不產(chǎn)生較大影響;相比于90°氣缸夾角，60°氣缸夾角會(huì)使發(fā)火間隔均勻，但其主諧次6.0諧次幅值較大，導(dǎo)致總的扭振振幅較大?？梢?jiàn)，通過(guò)選擇氣缸夾角降低扭振時(shí)，不能單純從發(fā)火均勻性考慮，應(yīng)針對(duì)引起共振的主要危險(xiǎn)諧次做綜合考慮，避免主諧次有較大扭振幅值。
　　 最后，就全平衡、部分平衡兩種曲軸結(jié)構(gòu)對(duì)扭振幅值、應(yīng)力影響進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)采用全平衡的曲軸結(jié)構(gòu)能夠降低扭振幅值和應(yīng)力，該機(jī)總振幅能降低0.07deg