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。     

汽车双质量飞轮模拟装置的扭振特性试验

基于新型扭振减振器双质量飞轮扭振特性的研究,设计并建造了一种以变频器及扭振电动机为扭振激励源的双质量飞轮扭振特性模拟试验装置。该装置具有扭振激励、工作转速可调范围大,信号采集及处理方便的特点,能满足不同工况下双质量飞轮的测试要求,可有效降低实车检测的危险,提高测试效率。介绍了试验装置的设计原理和结构组成,并基于该装置对双质量飞轮空载、加载及卸载工况进行了扭振特性试验,分析了双质量飞轮主、副飞轮扭角振幅的变化情况。试验结果表明:空载工况下,怠速时电动机主轴端振动角度较大且存在多级共振;在发动机启停阶段和怠速时双质量飞轮起到隔振的效果,将共振转速降低到怠速转速以下;负载工况下,双质量飞轮起到减振的效果,使轴系的扭角幅值降低一半,减振后共振扭角约为0.005 rad。     

联轴器特性对柴油发电机组轴系扭振性能影响研究

联轴器作为连接主从动轴的关键部件,对轴系扭振性能有显著影响。文中以匹配典型高弹性联轴器和大刚度联轴器的柴油发电机组轴系为对象,采用仿真分析与试验测试相结合的方法研究了轴系固有特性;进而在相同激振力矩作用下,分别对稳态均衡、非均衡工况时两种轴系曲轴自由端扭振响应进行对比分析,研究联轴器特性对电机转子振动的影响;在启动停机过程的研究中,指出匹配高弹性联轴器的轴系会发生扭振共振,联轴器会产生远大于机组在正常工作转速时的交变扭角差,这是目前国内外相关标准(GB15371-2008和ISO3046-5)尚未提及但值得评估的问题;针对匹配大刚度联轴器的轴系扭振共振问题,提出了通过优化轴系关键参数等方法进行轴系的减振设计。     

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。     

混合动力挖掘机轴系扭振测试

以6t混合动力挖掘机动力系统相关技术参数为设计依据,建立了混合动力挖掘机轴系扭振测试实验台,提出了轴系扭振测试方案．对不同油门开度下轴系的最大扭转角进行了实验测试和分析．实验结果表明：扭振是轴系的固有特性;不同转速下轴系的最大扭转角均发生在2f0（f0为混合动力轴系的工作转频）处,表明引起轴系扭振的激励频率为2f0;不同转速下轴系扭振的激励频率主要集中在0．5,0～2．0f0,表明高频激励对轴系的扭振贡献很小;混合动力系统轴系扭振产生的主要激励源是柴油机,而不是电动机．     

双质量飞轮减振特性分析与试验研究

根据周向长弧形弹簧式双质量飞轮的结构和工作原理,结合机械系统动力学推导出双质量飞轮的扭转振动角度数学解析式。根据双质量飞轮的减振原理搭建了扭振测试试验台,并进行了大量的测试试验。研究与试验结果表明:经双质量飞轮减振后,车辆传动轴系的低频共振区处于汽车怠速转速以下,且扭振振幅得到了衰减,试验验证了双质量飞轮对发动机轴端扭振具有一定的抑制作用。同时,试验结果与理论计算结果较吻合,验证了理论分析的正确性。     

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。     

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。     

某DCT变速箱输入轴扭振幅值优化

汽车传动系的扭振会造成车内轰鸣或异响,扭振激励一般来自发动机的工作主阶次,通过扭振减振器向变速箱传递。因此,变速箱输入轴的扭振幅值是控制整个传动系扭振问题的第一要素。某款乘用车搭载6速湿式双离合变速箱（Wet Double Clutch Transmission,WDCT）,测得2挡至6挡的变速箱输入轴扭振幅值最大达494.38 rad/s2,不满足设计要求400 rad/s2。为解决变速箱输入轴扭振幅值过大问题,利用AMESim软件搭建包含双质量飞轮扭振减振器的全油门驱动工况下的扭振分析模型,以实车采集的发动机转速波动信号为激励源,通过仿真分析确定了双质量飞轮的初、次级质量转动惯量、扭转刚度、基础阻尼力矩及自由转角对变速箱输入轴扭振幅值的影响;通过正交试验,得到了传动系的优化设计方案,并通过实车验证了优化方案的有效性。该研究方法和思路为包含双质量飞轮扭振减振器的汽车传动系扭振优化提供了解决方案。     

混合动力挖掘机轴系扭振特性

建立了混合动力挖掘机轴系的有限元分析模型,对轴系前5阶模态进行了计算。计算结果表明：与传统挖掘机相比,混合动力挖掘机轴系的1阶模态频率下降了270Hz;前2阶模态的振型均为扭转振动。建立了混合动力挖掘机轴系的动力学仿真模型,对轴系的扭振特性进行了仿真研究。仿真结果表明：混合动力系统轴系存在周期性的扭振,扭角变化幅度为±0.003°,扭振频谱存在峰值,峰值频率约为48.9Hz。建立了混合动力挖掘机轴系扭振测试实验台,对不同转速下轴系的最大扭角进行了实验测试。实验结果表明：当混合动力系统轴系转速大于1100r/min时,轴系的最大扭角保持不变,约为0.003°;当混合动力系统轴系转速小于1100r/min时,轴系的最大扭角随转速的减小而增大;当轴系转速为896r/min时,轴系的最大扭角约为0.007°。     

6135柴油机轴系扭振与减振研究

针对装有硅油-橡胶减震器的某6135柴油机曲轴轴系强烈扭振现象,对扭振减震器结构重新进行了设计.通过比较四种减震方案,选取最优化的一种方案进行了减震效果分析计算,并与实验结果进行比较.改进后的减震器明显降低了曲轴扭振主要谐次的共振振幅以及轴段应力,并且降低了噪音,提升了柴油机曲轴轴系运转的可靠性.     

汽车传动系统扭振问题的遗传算法优化

某前置后驱微型客车存在中低转速下车内轰鸣声的问题,分析研究表明该轰鸣声由传动系统扭振引起。首先建立传动系统扭振当量模型并进行自由振动计算和强迫振动计算,开展传动系统扭振测试,并将仿真计算结果与试验数据进行对比,以此验证模型的准确性。然后在此模型基础上对该车型传动系扭振特性进行分析和研究,基于遗传算法对传动系扭振问题进行优化,提出两种降低扭振幅值的方案:优化传动系统关键参数;加装双质量飞轮。对优化得到的数据制作样件并进行试验验证,结果表明加装双质量飞轮方案对降低扭振幅值效果更加明显。上述工作对解决同类问题具有一定指导意义。     

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...     

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。     

基于曲轴角振动信号的多缸内燃机作功状态监测仪

以内燃机动力学为理论基础,利用当低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”与故障工况下低谐次扭振幅值概率分布重合度很小的特性,提出一种利用曲轴的低谐次角振动幅值,通过设定阈值对多缸内燃机作功状态进行监测的新方法.根据所提方法,开发了基于曲轴角振动信号的多缸内燃机作功状态监测仪.以6135柴油机为对象进行的仿真和实验研究,验证了新方法和监测仪的实用性和诊断准确性.     

往复压缩机轴系扭振有限元分析

某6列往复压缩机因曲轴扭振,出现烧连杆瓦和断轴现象,调整压缩机曲轴转速及行程后,问题得到解决。利用Ansys有限元软件,建立调整前、后轴系有限元模型,分别对各轴系进行模态和瞬态动力分析。结果发现,轴系第1列曲柄销上节点振幅共振时远大于第6列,在压缩机第1、2列连杆瓦处产生冲击载荷的可能性很大,从理论上揭示曲轴多次在第2列曲柄根部断裂的原因;在同等共振状态下,压缩机行程的减小与曲柄振幅的降低成非线性关系得到确认。     

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。     

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.     

GMC16A型钢轨打磨列车动力传动系统轴系扭振分析与测试

GMC16A型钢轨打磨列车动力传动系统中联轴器的选型对整套动力系统匹配起着关键作用,故需要对动力系统进行轴系扭振分析,轴系扭振计算是预测轴系扭振问题的重要手段。通过HOLZER分析对轴系进行扭振分析,避开共振时的临界转速,使扭振角位移满足康明斯技术要求,同时进行扭振测试验证扭振计算分析结果。