工况变化对0．5谐次角振动相位的影响

运用西南交通大学研制的内燃机曲轴扭振计算与分析软件TVCA(Torsional Vibration Calculation& Analysis)以L6159柴油机为研究对象,通过仿真研究,推导出单缸停缸变工况时曲轴自由端0.5谐次角振动相位角变化规律的公式,为故障诊断提供依据.     

基于0.5谐次扭振的内燃机故障诊断研究

依据内燃机轴系测点扭振与各缸激振力矩的关系式,利用0．5谐次扭振的幅值与相位特性,进行内燃机各缸作功状态监测和拉缸故障诊断。以6135柴油机为对象的应用研究验证利用0．5谐次扭振确定故障阈值方法的实用性和诊断准确性。对6240柴油机的实例分析表明,不仅可以利用0．5谐次扭振相位角准确判断出内燃机拉缸缸号,还可利用其幅值反映拉缸故障程度。因此,利用0．5谐次扭振对内燃机进行一级诊断和三级诊断具有较强的工程应用价值。     

一种扭振测量新方法及其在故障诊断中的应用

提出了对A／D采样信号进行拟合的扭转振动测量新方法,介绍了新方法的基本原理,开发了相应的虚拟仪器,并利用仪器所测得的曲轴扭振信号0．5谐次分量对内燃机故障缸进行了诊断。以6135ZG柴油机为对象,实验验证了该方法的实用性和准确性。     

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。     

船用内燃机扭振测试分析研究

本文测试分析目的是通过内燃机系统轴系扭振测试分析,利用轴系扭振共振频率等测试结果,确定、调整各设定工况的转速。在柴油机转速从360r/min到750r/min范围内的16个工况下,对曲轴自由端进行扭振测试。将测试所得的电压信号转化为瞬时转速信号,然后将瞬时转速信号进行预处理得到转速波动曲线,对转速波动曲线积分得到轴系的角位移曲线,最后通过频谱分析得到各谐次的扭振幅值随转速变化曲线。通过分析可以得到内燃机曲轴飞轮端综合扭振角位移幅值、自由端综合扭振角位移幅值、内燃机的共振转速等。     

利用曲轴扭振相位特性诊断内燃机故障缸的新方法

提出一种利用实测曲轴扭振信号单谐次分量的相位特性诊断内燃机故障缸的新方法.该方法能不依靠先验知识而准确判断出故障缸号.论文以6135ZG柴油机为对象进行了仿真计算和实验研究,验证了该方法的可行性.     

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。     

内燃机气体激振力矩相位特性与应用研究

研究了内燃机气体激振力矩单谐次分量相位波动规律,及其对曲轴扭振相位特性的影响.说明了进行扭振计算时考虑激振力矩相位的必要性,进一步完善了利用单谐次扭振相位诊断故障缸方法的理论.     

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。     

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。     

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。     

扭振对轴承受力及整机噪声影响的研究

针对曲轴扭转振动与整机辐射噪声问题,以某直列四缸发动机曲轴系统为研究对象,基于AVL Excite软件,在匹配扭振减振器(torsional vibration damper,TVD)与不匹配TVD两种情况下,采用弹性流体动力学模型轴承计算模型研究了曲轴扭振对机体所受激励与轴瓦表面压力分布的影响;并且在两种情况下,分别对曲轴扭振与车内噪声进行了试验测试,测试与主观评价表明,匹配TVD情况下曲轴扭振幅值降低,车内原有异响声明显改善。研究分析结果表明,扭振会使得曲轴模态频率附近范围内机体所受激励幅值增加,改变轴瓦表面载荷的幅值与分布规律,导致发动机乃至整车产生异响。     

基于YN30高压共轨柴油机曲轴的扭转振动测试分析

针对 YN30高压共轨柴油机,借助于 LabVIEW 软件及硬件平台,设计开发了一套曲轴扭转振动测试分析系统,并通过对发动机曲轴两端瞬时转速信号的同步测量,分析了 YN30柴油机曲轴旋转方向的振动。通过对振动角位移各主谐次的幅值和相位分析,可以获得 YN30发动机不同频率曲轴扭转振动的临界转速为2200和2750 r/min,固有频率为367 Hz,自由端扭振幅值远大于飞轮端扭振幅值,振动节点靠近飞轮端等重要信息,并且验证了该发动机曲轴的设计及相应减振措施的合理性。     

双级串联式扭转减振器特性及其固有频率测试

介绍一种双级串联式扭转减振器结构,对比分析了当扭转减振器总的转动惯量一定、刚度参数最优时,双级串联式扭转减振器与单级、两级并联式扭转减振器对主系统的减振效果。讨论当曲轴系统等效转动惯量和扭转刚度变化时,双级串联式扭转减振器相比其他两种减振器对主系统减振效果的鲁棒特性;给出了双级串联式扭转减振器各级固有频率的测试与计算方法,并进行了测试分析。     

柴油机硅油减振器的匹配设计和计算研究

根据某车用重载柴油机的曲轴系统当量参数和曲轴扭振许用扭角值,进行硅油扭振减振器的匹配设计和减振器的动态热平衡计算方法研究,再通过实机的试验进行扭角和减振器表面温度的测试来验证匹配设计计算的准确性。     

Non-linear torsional vibration characteristics of an internal combustion engine crankshaft assembly

Crankshaft assembly failure is one of the main factors that affects the reliability and service life of engines.The linear lumped mass method,which has been universally applied to the dynamic modeling of engine crankshaft assembly,reveals obvious simulation errors.The nonlinear dynamic characteristics of a crankshaft assembly are instructionally significant to the improvement of modeling correctness.In this paper,a general expression for the non-constant inertia of a crankshaft assembly is derived based on the instantaneous kinetic energy equivalence method.The nonlinear dynamic equations of a multi-cylinder crankshaft assembly are established using the Lagrange rule considering nonlinear factors such as the non-constant inertia of reciprocating components and the structural damping of shaft segments.The natural frequency and mode shapes of a crankshaft assembly are investigated employing the eigenvector method.The forced vibration response of a diesel engine crankshaft assembly taking into account the non-constant inertia is studied using the numerical integral method.The simulation results are compared with a lumped mass model and a detailed model using the system matrix method.Results of non-linear torsional vibration analysis indicate that the additional excitation torque created by non-constant inertia activates the 2nd order rolling vibration,and the additional damping torque resulting from the non-constant inertia is the main nonlinear factor.The increased torsional angular displacement evoked by the high order excitation torque relates to the non-constant inertia.This research project is aimed at improving nonlinear dynamics theory,and the confirmed nonlinear parameters can be used for the structure design of a crankshaft assembly.     

发动机曲轴系统扭转振动计算方法及优化控制

以某一发动机曲轴系统为研究对象,建立了曲轴系统扭转振动的集总参数模型,并利用集总参数模型计算了曲轴前端在气缸压力作用下的扭转角位移;分析了减振器惯性质量绕曲轴中心线的转动惯量和扭转刚度对曲轴系统扭转振动的影响;最后,对扭转减振器进行了参数优化设计,并给出了优化结果.     

基于VB的港口内燃机械临界转速的研究

为让内燃机工作转速远离临界转速,合理使用机械设备,实现避振减振,介绍了一个实用的VB计算软件,通过该软件的分析计算,为港口内燃机械曲轴扭振自振频率的计算和临界转速的确定提供了一条途径。