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。     

应用最优经典设计法设计曲轴扭转减振器

发动机曲轴系统的扭转振动是引发发动机振动造成断裂的重要因素,以某30T工程车辆直列四缸发动机曲轴轴系作为研究对象,建立曲轴轴系的ANSYS有限单元模型,基于模型分析轴系的扭转振动的固有振动和强迫振动特性,获得常用转速范围内的主谐次与次主谐次及对应发动机转速,结合最优经典设计方法对曲轴扭转减振器的参数进行设计,基于有限单元模型验证不同工况下减振器的减振效果;结果表明所设计减振器减振效果良好,为同类车辆发动机曲轴系统的扭转振动分析、扭转减振器的设计及分析提供参考。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

某航空发动机扭振减振器失效机理分析

为了探究某航空发动机曲轴扭振减振器的失效机理,采用有限元法对该发动机轴系进行了模态分析,并进行了试验验证;基于轴系扭纵耦合振动理论和谐响应分析计算了该轴系的轴向振动位移幅值;在此基础上对扭振减振器进行了失效分析。研究结果表明,因该航空发动机经常工作在过渡工况,引起轴系扭转共振和扭纵耦合振动,使得轴系轴向位移较大,轴系产生的轴向力是造成该扭振减振器失效的最主要原因。     

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。     

4105柴油机曲轴扭转振动与减振器匹配研究

利用软件EXCITE-designer对柴油机4105曲轴进行数学建模,建立了基于集中质量-弹簧-阻尼的系统模型,获得了曲轴扭转振动的自由振动频率和振型,计算了曲轴的强迫振动;分析了减振器的惯性块惯量对谐次波的影响,匹配了减振器。结果表明,柴油机在2 560,2 735和3 125 r/min附近转速下发生了较大的扭转共振;随着减振器惯性块惯量ID的增大,各谐次波的临界转速逐渐减小,匹配减振器后大幅降低了曲轴的扭转振幅,表明所设计减振器有较好效果。     

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。     

大型工艺往复压缩机系统振动分析

对大型工艺往复式压缩机系统出现振动异常现象的原因进行分析,计算了不平衡力/力矩,在扰力矩计算的基础上对压缩机基础振动状况进行了分析;建立了压缩机-驱动电机轴系模型并进行了有限元模态分析,得到了轴系振动前六阶振型与相应频率;建立了气流脉动与管道系统振动分析的有限元模型,进行了有限元分析计算,得到了管路系统的固有频率和相关研究节点的振幅。分析计算结果表明：由扰力矩引起的机身振动在允许范围内;管路系统的流固耦合振动是导致压缩机系统发生振动故障的主要原因。通过调整压缩机运行转速,改变了激振力频率;提出了管路系统优化方案,优化后的管路系统的固有频率显著提高,能有效避开激振力频率,明显降低管路系统的振幅,其最大振幅降至165μm,满足API618标准要求。     

直列四缸发动机曲轴扭转振动固有特性分析

准确分析发动机曲轴扭转固有特性是曲轴扭振减振器设计的基础,以某四缸汽油发动机曲轴轴系为研究对象,分别用基于有限元模型和集总参数模型模态分析法计算曲轴轴系扭转固有特性。对建立曲轴轴系有限元模型方法,特别是活塞连杆机构的几种等效方法及集总参数模型中曲轴各段扭转刚度有限元全模型计算方法进行分析;对不同方法获得固有特性进行对比。结果表明:基于连杆轴颈中央截面分段直接刚度计算法和基于连杆轴颈和主轴颈中央截面分段然后串联间接法两种途径计算的曲轴各段扭转刚度一致性好,精度满足工程要求;基于集总参数模型与有限元模型的扭转固有特性分析结果一致,这两种方法是统一的,可直接应用于工程分析或研究工作。     

内燃机非稳定工况扭振激振力矩试验分析

针对内燃机轴系扭转振动,对比分析了稳定工况和非稳定工况扭振激振力矩计算方法。使用压力传感器对非稳定工况内燃机气缸压力进行测量,并利用阶次分析法对非稳定工况内燃机激振力矩进行了试验研究,分析了阶次力矩与提速率之间的关系。结果表明,内燃机激振力矩主要成分为1.0和2.0阶,其幅值随转速的升高逐渐减小,其他阶次力矩幅值逐渐增加。阶次分析法能够有效地分析出非稳定工况内燃机激振力矩中的特征分量,避免了传统频谱分析出现的"频率混叠"现象。     

重卡传动系统扭转共振计算模拟与两段式减振阻尼器的设计

基于重型汽车降低振动、减少噪声的要求,研发了一种两段式减振阻尼器的设计方法,采用扭转振动理论建立了重型汽车传动系统的振动方程,运用matlab软件建立16自由度的重卡传动系的振动数模,得出发生扭转共振的的自然频率,模态及频域分析。模拟示笵得到6汽缸发动机3阶激励产生在飞轮,变速箱及车桥的扭转角或扭转力矩与发动机转速的函数关系、分析也提供传动系自然频率和减振器弹簧刚度或变速箱速比间的函数关系以及振动性能与减振器的阻尼力矩的函数关系。结果表明:有效的两段式阻尼器设计能起到降振减噪的作用。     

面向实车动力传动系统的隔振与吸振综合减振技术研究

搭建某实车动力传动系统的当量模型,建立发动机转矩激励模型,并以转速和谐次计算获得主谐次频率作为外部激励转矩的主导频率.随后对系统进行受迫振动分析,获得振动响应恶化频带,将模型简化,进行固有振动特性分析,探究振动恶化原因.然后根据系统固有振动特性匹配扭转隔振器和吸振器减振性能参数,将两种装置与动力传动系统整合,进行仿真计算,对比两种装置减振效果,并从减振机理分析两者差异性.最后将扭转隔振器和吸振器组合成减振组块安装到系统中,进行参数匹配和结构设计,制定频率调谐控制方案,利用仿真计算验证其优良的减振性能.     

硅油-橡胶复合阻尼式扭转减振器的设计方法及实验分析

降低发动机扭转振动的方法之一是加装曲轴扭转减振器。而传统的纯橡胶阻尼式曲轴扭转减振器由于其橡胶材料的滞后角普遍较小,因此不能在较宽的频域范围内提供适当的阻尼,导致其减振、隔振的效果较差。介绍了硅油-橡胶复合阻尼式扭转减振器的结构,建立了该扭转减振器的力学模型并提出了基于粒子群优化方法的设计参数优化方法。计算结果表明,优化后的系统中曲轴的扭转振动幅值降低,并通过实验验证了硅油-橡胶复合阻尼式扭转减振器控制发动机曲轴扭转振动的有效性。     

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。     

汽车发动机曲轴减振器

汽车发动机曲轴是一个非常重要的部件，它的制造工艺复杂，质量要求高。当发动机工作时，曲轴的振动主要为扭转方向的振动，同时弯曲方向也可能产生振动。如何减小曲轴的振动，是发动机曲轴设计的重要内容之一。减少曲轴振动的常用手段是在曲轴前端安装减振器。目前在汽车发动机曲轴系统中广泛应用的是橡胶阻尼式单级扭转减振器，其阻尼值偏小，常常达不到曲轴系统的减振要求。本文介绍了当令在国外发动机中应用较多的若干复杂结构形式的汽车发动机曲轴减振器，