浅析某航空发动机曲轴扭振特性及减振器失效

对于中国航空安全而言,利用专业知识对航空设备进行维护以及各种故障失效原理进行研究,找出部件失效的首要原因是必要的,只有采取合理有效的措施对故障进行预防和改善,才能保证飞行安全,因此对航空发动机曲轴扭振特性进行研究并探寻它的减振器失效原理具有十分重要的现实意义。本文采用了有限元法对航空发动机轴系进行分析,在轴系扭纵耦合振动理论的基础上计算其振动位移的幅度值,对减振器的失效原理进行分析,最终得出减振器失效的根本原因所在。     

基于轴系动力学分析的全工况下减振器匹配优化设计

扭振是发动机正常工作时一种常见的振动形式,严重的扭振可能会引起发动机轴系的疲劳破坏.为了有效的降低发动机的扭振,提出了 一种基于柴油机轴系动力学分析的全工况下硅油减振器优化设计方法,以提高硅油减振器与发动机轴系的匹配效率.为了验证该方法的有效性,以某型六缸柴油发动机曲轴轴系为研究对象,建立考虑硅油减振器、皮带轮-正时齿...     

某矿用车橡胶式扭振减振器的优化设计研究

针对某矿用车的传动轴断裂问题,通过对其发动机轴系扭振状况的研究,利用传统双扭摆模型求取了橡胶式扭振减振器基本参数,据此设计的减振器在理论上达到了减小轴系扭转振动的目的,可用于解决由发动机激励引起的传动轴扭振过大问题.     

汽油机曲轴系统扭振特性仿真与实验研究

为了研究汽油机曲轴系统扭振特性,以某新型1.8L汽油机为研究对象,首先应用多体动力学软件AVL-EXCITE Designer建立曲轴系统模型,利用三维制图软件得出系统的参数,分析曲轴系统的自由振动与强迫振动;应用CATIA软件和Spectra LAB软件得出减振器的转动惯量及固有频率,从而分析加装减振器后轴系的扭振特性。利用LMS Test.lab噪声振动测量系统进行扭振测试,并对试验测试结果与仿真结果进行对比分析,两者吻合得较好,证明本文提供的仿真方法能有效预测实际发动机轴系扭振情况。     

基于瑞利法的内燃机曲轴扭纵耦合振动

采用瑞利法对高速内燃机曲轴扭纵耦合振动进行了研究。将内燃机曲轴等效为连续分布阶梯轴模型,根据当量轴段以及集中质量的动能和势能关系,通过拉格朗日方程分别建立轴系扭振模型和纵振模型。根据刚度耦合原理,并考虑轴系强迫激励进而建立了扭纵耦合强迫振动模型。采用谐次分析法对模型求解后,通过与采用三维振动测量装置对某直列四缸柴油机曲轴自由端的振动信号进行实际测量所得到的结果进行比较,可以发现,扭振和纵振与实际测量的结果在各主要谐次都保持相当的一致。     

汽车发动机曲轴纵向振动的研究

在发动机运转时,柔韧性和周期性的转矩对发动机轴的时刻有曲轴的作用扭转振动。轴系扭振能承受交变应力,但疲劳的积累就会造成曲轴的突然断裂。再加上较低的固有频率扭转振动,容易引起共鸣,进而引起大的噪音,它的其他部分磨损加剧,甚至可能发生再次断裂等严重损坏发动机曲轴事故。安装曲轴扭振减振器是曲轴扭振控制的主要措施,通过对发动机曲轴扭振分析,采用合理有效的方式来设计配套曲轴扭振减振器具有十分重要的意义。     

6110/125Z发动机飞轮螺栓断裂仿真分析和探讨

发动机是动力传动系统的动力来源,而扭转振动是发动机产生故障的主要形式。通过对6110/125Z发动机进行扭振分析,发现其飞轮螺栓断裂的主要原因是轴系共振引起的,通过对扭转减振器进行改进,减小了飞轮传递的附加扭振力矩,同时也减小了扭振振幅,最终解决了螺栓断裂问题。     

基于有限单元法发动机曲轴橡胶扭转减振器分析

发动机曲轴轴系扭转振动不仅影响整机的运行安全,也是NVH分析的重要内容。针对某直列四缸发动机曲轴轴系进行研究,采用多种方法对扭转振动特性进行分析,分为自由振动、约束模态、激励强迫谐振等工况;在此分析的基础上,对橡胶减振器的性能参数和结构参数进行分析设计,并对安装扭转减振器后,曲轴轴系的扭转振动幅频特性进行分析,以检验减振效果。结果可知：理论分析、有限元模型分析表明,曲轴轴系扭转振动的前三阶固有频率为阶次328Hz、789Hz、2029Hz;有限元分析结果略大,但二者数值基本一致;在发动机轴系的二阶自振频率值处出现了较大的共振振幅;在主谐次下出现的最大振幅值要比次主谐次下的大一个数量级;加装扭振减振器的曲轴轴系,无论是主谐次激振力矩还是次主谐次激振力矩下,振幅值在二阶自振频率附近处都已经基本消失;而二阶振幅的最大值处虽然改变位置,最大幅值下降程度也很明显;表明扭转减振器的减振效果比较明显,为此类设计提供参考。     

基于发动机曲轴轴系激振力矩减振器设计分析

曲轴扭转振动是发动机振动噪声的主要来源,对其加装减振装置可有效降低噪声并延长设备使用寿命。针对发动机激振力矩的来源进行分析。对激振力矩进行谐次分析,分析如何在无发动机动特性曲线的情况下得到发动机各谐次激振力矩的幅值与相位差。获得发动机转速范围内的主谐次与次主谐次激振力矩,基于激励力矩分析结果,设计硅油橡胶减振器主要参数,基于扭转振动测试台对减震器的减振效果进行分析,对比分析结果可知:根据根据轴系固有频率特性,在转速范围内主、次谐次为6谐次与5谐次;设计的硅油橡胶减振器,将轴系5、6谐次的扭振振幅最大值降低了51%以上;在发动机怠速工况下,前4谐次的振幅明显减小;试验结果表明所采用分析方法和设计过程的准确性,为此类设计研究提供参考。     

基于单目标解析法橡胶式扭转减振器建模分析

扭转减振器是削减发动机扭转振动的重要装置,其可有效削减扭转振动对曲轴及动力传递系统其他机构的影响。采用传统双扭摆模型搭建扭转减振器的数学模型,应用单目标设计解析法对橡胶式扭转减振器的结构参数、转动惯量、阻尼和扭转刚度进行分析设计。运用MATLAB和ADAMS对安装扭转减振器前后传动轴在发动机典型工况下的扭振特性进行对比分析;对安装减振器的传动系统减振效果进行分析。结果表明:对于所研究的系统,安装橡胶式扭转减振器的传动轴扭振振幅在许用范围内波动均匀,保证传动轴的可靠安全运行;且在发动机临界转速和最大功率时,减振器将传动轴的扭振角位移控制在许用振幅以下,橡胶式扭振减振器能够达到更好的减振效果。     

轴系减振器相位角的频域分析提取技术

为了预防船舶行进过程中减振器性能衰退引起轴系振动过大所带来的危害,提出了船舶轴系减振器相位角频域分析提取算法,使用扭振仪对减振器内外圈扭角速度 进行实时测量,计算减振器的相位角和阻尼系数,分析误差原因,筛除误差较大的数据,将拟合曲线与标准曲线进行对比,判断减振器性能。实船测试结果表明,该算法能准确计算出减振器相位角,拟合曲线精确度高,满足了船舶轴系减振器性能分析的设计要求。     

基于遗传优化BP神经网络的发动机曲轴扭转减振器优化

发动机曲轴轴系的扭转振动会影响发动机的性能以及整车舒适度,对曲轴扭转减振器进行优化可有效降低曲轴扭转振动。首先,针对直列四缸汽油发动机曲轴轴系建立多自由度集总参数模型,求出不同谐次激振力矩响应的叠加结果;然后,以优化曲轴轴系扭振幅值为目标,建立曲轴扭转减振器优化设计的数学模型,应用遗传优化BP神经网络算法对扭转减振器进行优化;最后,在此基础上,将应用遗传优化BP神经网络算法和仅应用BP神经网络算法的优化结果进行对比,结果表明遗传优化BP神经网络模型的预测精度更高。将优化后的扭转减振器参数代入多自由度集总参数模型进行计算,得到与遗传优化BP神经网络算法预测值非常接近的曲轴轴系扭振幅值,进一步验证了遗传优化BP神经网络优化结果的准确性。     

高功率密度柴油机曲轴三维耦合振动特性研究

针对柴油机强化过程中曲轴三维振动的耦合现象难以准确预测的问题,根据曲轴动力学和简谐分析理论,建立12V150柴油机曲轴振动模型,分析三维耦合现象与机理,并探究安装扭转减振器对三维耦合振动的影响。结果表明:在较强谐次3、4.5次时扭振幅值较大,弯曲振动在较宽频率范围内出现峰值,多个谐次的扭振和弯振会引起同频或倍频轴振;相邻轴颈间的三维振动存在耦合关系;安装扭转减振器对扭转振动控制作用明显,多个主要谐次的弯曲、轴向振动幅值降低,低转速时竖直弯振和轴振反而增大。主要工作转速范围和三维振动耦合作用在柴油机强化设计阶段时应重点考虑。     

装多级扭转减振器的发动机曲轴系统扭振分析

对装有n级橡胶阻尼式扭转减振器的发动机曲轴系统,建立其扭振分析的通程化模型。该模型适用于任意气缸数的发动机(V型或直列)曲轴系统。以优化参数的单级、两级并联和两级串联扭转减振器为例,对装有优化参数的减振器的发动机曲轴扭振进行计算比对,分析各减振器对发动机曲轴扭振的影响。计算结果表明,以控制曲轴在单简谐激励下各共振峰最小为优化目标选定的减振器,需要经过在实际发动机激励下进行强迫扭转振动分析验证后,方能实现最优选择。     

2.8T柴油机轴系扭振特性测试与分析

利用比利时LMS公司生产的噪声振动测量系统,对某国产新型柴油机进行了全负荷加速工况下的曲轴扭振特性测试,同时采集曲轴飞轮端和自由端的转速信号,通过对全转速范围内加速工况下的扭振时域波形和各谐次扭振幅频特性曲线的综合分析,得出了曲轴前端与飞轮端的扭振特性,并进行了前后端曲轴轴系的相对扭振特性分析,测试结果表明,轴系的扭振幅值满足工程要求,扭振减振器起到有效地抑制扭振的作用。     

300MW汽轮发电机组轴系扭振机电耦合冲击响应的模拟研究

大型汽轮发电机组轴系扭振是发电机机械系统与电网系统相互耦合作用的结果。由于电网负荷变化的随机性,突发性及多样性,机组承受的扭振冲击载荷及其响应特性十分复杂。本文采用弹性连续体振动波动方程的解析方法,分析了300MW汽轮发电机组的扭振响应特性,并针对几种典型的外部激励,对网机耦合作用下机组轴系的扭振强迫振动进行了计算机模拟考核。     

大型汽轮发电机组转子轴系扭振弹性波的解析研究

建立了汽轮发电机组轴系的弹性连续体扭振模型,提出了求解复杂阶梯轴系扭振波动方程的解析方法。计算了一台200MW机组转子轴系扭振波动特性的精确解,并与离散系统计算结果做了比较。根据机组扭振干扰力矩的复杂性和随机性,利用该方法进行了网机耦合作用下的扭振强迫振动考核。     

轴系扭振诱发的车内异响诊断及优化

针对某涡轮增压轿车在加速过程中出现320~470Hz异响问题进行诊断与优化。首先,对异响特性及源头进行诊断,按照一般整车异响诊断流程,依次进行了基本的声振测试、机舱内声强测试以及燃烧测试,发现异响源自发动机且为整体扩散式异响,排除了燃烧激励起异响的可能性之后,判断异响由轴系振动引起;然后,进行小惯量扭振减振器(torsional vibration damping,简称TVD)的轴系扭振测试来验证异响与扭振的关系,时频图上显示异响频段内扭角特性与异响十分相似,断定异响源自轴系扭振;最后,针对装配大惯量TVD条件下的轴系进行扭振仿真计算,350Hz对一阶扭转模态具有最优的减振效果。依照仿真结果重新设计TVD进行试验,结果显示车内噪声异响频段内幅值衰减明显,主观评价"咕噜"音消失。本研究对于主流轿车的车内异响诊断和优化都具有着重要的指导意义。     

基于集中质量法发动机曲轴系统扭振特性分析

曲轴的非刚体特性决定了扭转振动是不可避免,在设计中必须要加以考虑的因素.针对某四缸发动机扭转振动特性进行分析,采用集中质量法对曲轴轴系进行扭转振动建模,获取系统的特征方程,分别应用并对比了二自由度和六自由度当量系统方法,获取轴系的自振频率和振型,并获取低谐次的共振转速;采用非接触式试验测试,对比曲轴系统试验数据和理论分析数据,获得校准后的发动机轴系扭振计算模型,对比了两种求解模型结果的差异性,并对理论计算结果进行修正.结果 可知:二自由度和六自由度当量系统法均可对曲轴轴系的自由振动特性进行分析,二者的误差在4％以内;在发动机的转速范围内,对于该发动机轴系的主谐次和次主谐次,存在多个共振转速,需要设计专门的扭转减振器进行控制;基于扭转振动实验测试,对曲轴轴系的扭转振动模型进行修正,可以显著提高二自由度和六自由度当量系统法获得的轴系自由振动特性的准确性,二者的误差控制在0.5％以内;同时模型分析与试验测试结果基本一致,表明分析模型的可靠性,为实际设计提供重要参考.     

机车柴油发电机组扭振问题的初步探讨

通过对某型柴油机发电机组扭振计算报告和扭振测试报告的分析,了解了该机组轴系的扭振特性。利用开发的柴油机轴系扭转振动计算分析软件TVCA2006进行了针对性的计算和参数调试,对自由扭振和强迫扭振计算结果进行了验算,在此基础上提出了减振措施。