柴油機軸系扭振及硅油減振器設計研究.pdf

1、當今，內(nèi)燃機已被廣泛地應用于航空航天、汽車、船舶等。由活塞-連桿-曲軸產(chǎn)生的往復式運動決定了發(fā)動機在正常運轉過程中存在機械振動，而軸系振動則是引發(fā)發(fā)動機和其他動力裝置振動噪聲的重要來源之一。由于作為扭振能量來源的周期激勵力矩一直存在，因此任何一臺發(fā)動機在運轉過程中軸系總存在扭轉振動，當曲軸軸系發(fā)生共振時，振動幅值大幅增加，甚至會造成發(fā)動機軸系斷裂，工作粗暴，產(chǎn)生噪聲，以致發(fā)動機不能正常工作，故避免曲軸產(chǎn)生扭轉共振顯得尤為重要。
　

2、　 本文就柴油機軸系扭轉振動及硅油減振器設計開展了研究，以某直列六缸柴油機為研究對象，依據(jù)集總參數(shù)模型簡化原則，基于EXCITE-designer軟件，建立集中質量-彈簧-阻尼系統(tǒng)模型，進行自由振動與強迫振動計算，得到了軸系固有頻率、各模態(tài)振型、主諧次扭轉振幅及扭振應力，計算發(fā)現(xiàn)此發(fā)動機扭振振幅較大，需對其減振器進行優(yōu)化設計。
　　 搭建了扭振測量試驗臺，對該機進行扭振測量試驗，并詳細介紹了各試驗裝置工作原理及方法。通過試驗與

3、仿真結果對比，驗證了計算模型的合理性。
　　 通過改變硅油減振器各結構參數(shù)，研究了各參數(shù)對固有頻率和扭振峰值的影響。計算結果表明:慣性圓環(huán)的內(nèi)徑、外徑、寬度與固有頻率成二次曲線關系，與4.5諧次扭振振幅成線性變化關系，與6.0諧次扭振振幅成二次曲線變化關系。對曲線進行數(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)學關系式。
　　 研究了飛輪轉動慣量對固有頻率和扭振峰值的影響

4、，得到飛輪轉動慣量大小與一、二階固有頻率以及4.5、6.0諧次振幅峰值的數(shù)學關系式。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趨勢遞減，二階固有頻率按四次曲線趨勢遞減，4.5諧次共振峰值按三次曲線趨勢增大、6.0諧次共振峰值按四次曲線趨勢增大;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。
　　 建立某Ⅴ型12缸柴油機扭振計算模型，研究了分別采用60°、90°氣缸夾角對扭振產(chǎn)生的影響。計算

5、結果表明，氣缸夾角對固有頻率不產(chǎn)生較大影響;相比于90°氣缸夾角，60°氣缸夾角會使發(fā)火間隔均勻，但其主諧次6.0諧次幅值較大，導致總的扭振振幅較大?？梢?，通過選擇氣缸夾角降低扭振時，不能單純從發(fā)火均勻性考慮，應針對引起共振的主要危險諧次做綜合考慮，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構對扭振幅值、應力影響進行對比分析，發(fā)現(xiàn)采用全平衡的曲軸結構能夠降低扭振幅值和應力，該機總振幅能降低0.07deg