内燃机曲轴的连续分布模型分析方法

提出了一种曲轴轴系扭振和纵振的弹性连续体计算方法 ,并以一台直列 6缸柴油机曲轴为例 ,建立了扭振和纵振的连续分布系统模型。采用该模型计算了扭振和纵振的固有频率和振型。通过与离散模型的计算结果和试验测试数据的比较 ,证明该计算模型比离散模型的计算精度高 ,使用便捷。其应用前景良好。     

某型柴油机曲轴系的扭振性能分析

扭振是曲轴最为主要的振动形式之一,对曲轴的危害也最为严重。扭振过程中曲轴运转不均匀,伴有机械敲击和抖动等现象,长期运行会发生曲轴断裂、减振器爆裂等故障。我们采用多体动力学AVL-EXCITE Designer软件建立某型柴油机曲轴系统模型,通过CREO、有限元软件、AVL-Boost软件计算某型柴油机曲轴系统转动惯量、结构尺寸、质量、扭转刚度、缸压曲线等参数作为某型柴油机曲轴系统模型的输入,分析某型柴油机正常工况下和某缸停火下的自由振动和强迫振动情况,得到了扭振系统图、临界转速图、扭转系统模态、固有频率、最大总扭矩,确定出柴油机的临界转速、振型、振幅、扭转角位移、扭振应力,为柴油机运转过程中的扭振状况提供重要的理论支撑。     

0.5谐次扭振故障阈值新方法研究

提出了一种利用曲轴的0.5谐次扭振幅值通过设定阈值来对内燃机进行状态监测的新方法.以内燃机动力学理论为基础,利用当0.5谐次扭振频率远低于内燃机轴系单结点振型固有频率时,其"自然工况"与故障工况下0.5谐次扭振幅值概率分布重合度很小的特性,选定合适的阈值来判断内燃机是否处于正常工况状态,并使"误诊断"和"过诊断"较小.以6135柴油机为对象的应用研究验证了本方法的实用性和准确性.     

基于ANSYS的某型四缸内燃机曲轴模态分析

曲轴是内燃机的重要零部件,它对内燃机的动态特性影响很大。本文用ANSYS软件对曲轴进行自由模态分析,求出了曲轴在的前10阶模态的固有频率和振型。首先对曲轴进行简化,利用Pro/E建立曲轴的三维模型;然后导入ANSYS中进行有限元网格划分;最后对曲轴进行自由模态分析,得出曲轴的固有频率和振型,为发动机曲轴的优化设计和动力学分析提供了有价值的理论依据。     

内燃机曲轴轴系动态特性优化修改的研究

本文根据结构动态系统状态空间敏感度分析提出了一种内燃机轴系扭振特性修改的优化方法，并介绍了一种动态特性优化计算和重分析的计算机通用程序，文中附有曲轴轴系扭振特性优化分析的结论以及计算机仿真和实测分析的实例。     

基于曲轴扭振谐次幅值特性的内燃机功率监测新方法

基于内燃机动力学和多缸内燃机轴系任意测点简谐角振动与各缸对应简谐力矩的关系式,推导了内燃机曲轴测点角振动响应与内燃机功率的关系式,提出了基于曲轴角振动谐次幅值实现内燃机在线有负荷测功的方法;基于线性叠加的原理,比较不同燃烧介质的大功率内燃机气体激振力矩和往复惯性力矩对曲轴测点处角振动特征谐次幅值的影响。对某天然气内燃机和某柴油机进行仿真和试验研究,特征谐次幅值曲线证明了理论的正确性;利用曲轴测点扭振角位移特征谐次幅值计算内燃机的实际运行功率,最大误差为3.5%。     

12V135AZ柴油机轴系自由扭振特性的灵敏度分析及系统参数的修改

本文提出了一种内燃机轴系扭振调频的新方法。并以12V135AZ柴油机轴系为实例,分析了自振本征对轴系各参数的灵敏度,建立了修改系统参数的数学模型,为有效地建立轴系扭振离散模型及改变轴系临界转速的系统动力优化设计提供了依据。     

汽轮发电机组轴系扭转振动对机械参数的敏感性分析

针对某300MW汽轮发电机组模型,分析了扭振固有频率和振型对汽轮发电机组轴系转动惯量和刚度的敏感性。计算结果表明:无论是轴系整体转动惯量或刚度、还是局部转动惯量或刚度的变化,都会对扭振特性产生明显的影响;局部转动惯量或刚度的改变对特定阶的扭振的影响虽然不及整体转动惯量和刚度变化的影响大,但也十分显著;对特定振型贡献较大的轴段对此阶轴系扭振影响较大,在振型图上表示为此阶振型在这一轴段处的斜率较大;在实际中可以通过改变轴系局部结构,使某阶扭振固有频率避开特定的值,从而达到调频的目的,而在对汽轮发电机组轴系扭振研究的建模过程中,要精确确定扭振特性敏感性较高的那些部位的机械参数。图4表2参8     

柴油机轴系扭振研究中的模态分析方法

对柴油机轴系扭振的研究,以往是先建立扭振当量系统,然后进行自由振动与强制振动计算。本文提出的模态分析方法通过对轴系施加激励力矩并进行传递函数测量,直接识别扭振系统的自振频率、振型与阻尼。可用于研究曲轴变惯量以及水力测功器附水对扭振的影响。通过对实际柴油机轴系的扭振模态分析与运转时实测的扭振结果相比较,证实模态分析是柴油机轴系扭振研究中的一种新的有效方法。     

用有限元法进行曲轴扭振计算

本文论述了用有限元梁单元计算内燃机曲轴扭转振动的方法,研究了曲轴扭振的计算模型和边界条件,进行了自振频率和强迫振动计算,计算结果与试验数据相符。     

基于动力学的某柴油机曲轴系扭振分析

采用动力学方法,建立了一个包括减振器和飞轮的某柴油机曲轴系扭振分析模型。着重进行了减振器频率的选定,并对选定减振器频率后的曲轴系扭振行为进行了仿真分析。结果表明,该轴系的扭振指标均在可接受的范围内,扭振行为较好。     

发动机飞轮转速的传递函数分析

就如何分析曲轴的扭振对飞轮瞬时转速的影响进行了探讨。提出了采用各缸转矩到飞轮转速的传递函数分析新方法,并对各缸传递函数的分布特点进行了研究。在曲轴角度域及其频率域内建立了离散的弹性曲轴模型,利用该模型与刚性曲轴模型的飞轮输出响应对比,研究了发动机各缸不均匀与扭振对飞轮转速波动的相互关系。结果表明：扭振在高速工况下的影响较大,且当各缸工作不均匀程度较大时,其影响相对较小。     

内燃机轴系扭振减振器的最优化设计

本文以多质量综合分析法结合现代最优化技术对内燃机轴系扭振减振器进行优化设计,通过对减振器参数在可能范围内的优选组合以使整个轴系动态特性达到最优。其中包括发动机在全部运行工况范围内轴系扭振幅值的均方根值最小及各部位间的相对幅值小于许用值。这样既保证了曲轴运转安全可靠,又使轴系转动能量的耗散最小。本文以一台6缸柴油机为例,进行了轴系扭振减振器的最优化设计,装机实验结果表明其性能达到了预期的效果。本文还提出了内燃机轴系扭振减振器最优化设计的全套电算通用程序。该程序可适用于各种大、中、小型内燃机轴系扭振减振器的优化设计,也可用于弹性阻尼减振器及动力减振器的设计。     

基于旋转软化的汽轮发电机组轴系振动研究

利用有限元法建立了汽轮发电机组轴系试验台模型,分析了陀螺力矩、应力刚化及旋转软化效应对弯曲和扭振模态的影响,导出了相应的动力学方程,运用程序计算了该轴系试验台模型的扭转、弯曲及弯扭耦合振动.结果表明：扭转振动影响到轴系的安全运行,存在多种形式的弯扭耦合振动;旋转软化效应对第一、第二阶弯曲反进动模态产生显著影响;应力刚化效应进一步提高了第三阶弯曲正进动模态频率;考虑应力刚化及旋转软化效应的影响,可求得扭振模态频率及临界转速;与梁模型相比,采用实体单元时的仿真度高,计算结果更准确.     

瞬态动力学计算轴系强制扭转振动

论述了应用瞬态动力学计算轴系强制扭转振动的方法,以某发动机为例,计算其临界转速下的共振振幅及曲轴系统各轴段的扭振附加应力,并进一步计算了在不同转速工况下的主谐次振幅和轴段扭振最大应力,计算值和试验数据比较表明了该方法的可行性。     

基于曲轴扭振信息识别的柴油机失火气缸判别方法

为解决柴油发动机在高转速、低负荷工况下难以准确判断出发生失火故障的气缸的问题,提出了通过检测曲轴转速信号中的扭振信号起始点来判定失火气缸的故障诊断方法。该方法首先通过分析单缸失火时的转速信号以确定曲轴扭振的自由频率,然后基于该频率构造正弦检测信号,将该检测信号与各缸做功转角范围内的转速信号做内积运算,并得到的内积值作为失火气缸的指示特征。在6缸柴油机上的失火试验证明该方法能够在高转速低负荷情况下准确识别发动机的单缸失火和两缸失火,弥补了传统失火诊断方法工况覆盖率低的不足。     

基于虚拟样机技术轴系扭振特性仿真和试验研究

基于虚拟样机技术对V6柴油机轴系扭振进行了仿真和试验研究。建立了包括柔性曲轴、柔性轴承座在内的轴系混合多体动力学仿真模型,对高速柴油机轴系扭振进行了较深入的分析。在仿真研究的基础上,利用扭振测试装置进行了V6柴油机轴系扭振的测试和分析研究。模拟和试验研究结果表明：V6发动机轴系4.5谐次和7.5谐次扭振较大,轴系扭振仿真研究与试验研究相一致。