多缸柴油机曲轴—机体耦合振动研究

发布时间：2020-03-23 17:41

【摘要】：柴油机作为主要动力源,在建筑、汽车及船舶等领域被广泛应用。随着柴油机制造技术的不断提高,对于振动与噪声方面的要求日趋严格。作为柴油机动力系统的核心部件,曲轴同时受到气缸压力和曲柄连杆机构惯性力的作用,并将载荷通过主轴承传递至机体,引起机体振动。因此,考虑曲轴运动件与机体固定件的耦合作用对分析柴油机的振动噪声尤为重要。本文以多缸柴油机为研究对象,根据柴油机实际结构建立含有气缸、空冷器、进排气系统和油底壳等主要部件的有限元模型并进行模态分析,获取安装状态下整机固有特性参数并分析曲轴-机体的耦合作用对整机固有频率及振型的影响;分别建立曲柄连杆机构刚体模型和考虑曲轴弹性变形的刚柔耦合模型并进行动力学分析,结果表明:由于曲轴在运动过程中存在弹性变形,致使曲柄连杆机构产生了附加不平衡力,导致曲柄连杆机构负荷增加;在此基础上,根据各载荷的实际作用位置,将两种模型产生的载荷分别加载至柴油机机体相应位置并进行瞬态振动分析,将仿真结果与实验测量值进行对比发现,刚柔耦合模型产生激励引起的机体振动更加贴近实验测量值。接着运用边界元法建立整机的声学仿真模型,将机体表面节点位移作为输入条件,获取距机体表面一米处的辐射噪声,发现刚柔耦合模型产生激励引起的机体辐射噪声更大;以此为基础,在曲轴弹性变形条件下,把曲柄连杆机构产生的激励作为力源,比较其引起机体模型振动噪声和曲轴-机体耦合模型振动噪声的大小,发现曲轴-机体耦合模型下振动及辐射噪声稍低。结合曲轴-机体耦合模型振动噪声的分析结果,将曲柄连杆机构刚柔耦合模型产生的激励力拆分为气缸压力和曲柄连杆机构惯性力,分别计算单一激励作用下曲轴-机体耦合模型的振动烈度及对于整机振动的贡献度,计算结果表明:气缸压力为引起整机振动的主要激励,在该型柴油机振动噪声计算时可以忽略曲柄连杆机构惯性力的作用;为研究曲轴平衡性能对曲轴-机体耦合模型振动噪声的影响,分析了不同发火顺序下柴油机整机的振动及辐射噪声,研究发现:曲轴平衡性能好坏对柴油机局部位置产生的振动噪声影响较大,但对于整机的平均振动烈度和辐射噪声影响较小。本文分析结果可为船用多缸柴油机的减振降噪技术提供理论支撑。
【图文】：

柴油机轴系出现裂纹会导致曲轴各阶固率对刚度的灵敏度有关。在此基础上，，进一步研来的反馈作用[31]。学王传娟以单缸柴油机曲柄连杆机构为研究对象虑柴油机活塞、连杆及曲轴变形情况下曲柄连杆析各部件弹性变形对曲柄连杆机构主轴承受力的杆机构运用 AVL-EXCITE 软件进行多柔体动力学连杆静态拉压实验测量的应力值进行对比发现，了柴油机曲柄连杆机构多柔体动力学模型的正确障分析中具有一定参考价值[33]。梁智元针对柴油用，建立图 1.1 所示多缸机曲柄连杆机构柔 Matlab 软件联合仿真求解柴油机曲柄连杆机构动现考虑主轴承润滑的仿真结果更接近于实际情况

油机振动噪声的深入研究，国内有关机研究。2008 年，郭磊运用 EXCITE 进果在柴油机实际生产中得到较好的应用对机体振动噪声的影响。研究表明，通到整机振动噪声控制的目的[69]。2014 年 建立曲轴和机体有限元网格，建立非per, NONL）、弹性流体动力润滑模型（润滑模型（Thermo-elasto-hydro Dynam型，通过分析发现三种模型均能进行曲海事大学魏立队等人以 6S50MC-C 型柴 TEHD 三种耦合模式下柴油机曲轴和机 1.2 所示。研究表明，热弹性流体动力
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U664.121

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 陈柯;吴实渊;王睿U

本文编号：2597052