大功率柴油机曲轴平衡重对主轴承润滑与振动特性的影响研究
发布时间：2022-01-01 15:08
随着大功率柴油机向高转速、高爆压、轻量化、低能耗方向发展,柴油机在不断强化过程中,气缸压力和惯性力等冲击载荷进一步加剧,曲轴不平衡将引起轴颈弯曲或倾斜,进而导致曲轴轴承润滑和振动特性的恶化。本文通过基础理论分析、仿真计算、优化分析等手段,以12V150大功率柴油机为研究对象,建立了曲轴轴承系统动力学与摩擦学模型,分析了曲轴平衡重对主轴承润滑和振动特性的影响。在曲轴轴承系统运动学和动力学的基础上,分析了柴油机的内外平衡性,发现12V150柴油机旋转惯性力和往复惯性力及力矩达到完全外部平衡。为克服12V刚性曲轴完全外平衡仍存在高转速引起振动加剧及润滑恶劣的不足,提出高速柴油机柔性曲轴平衡重配置方法,建立了六平衡重、八平衡重、十二平衡重的曲轴动力学模型,分析了欠平衡、临界平衡、50%过平衡和100%过平衡四种平衡状态下的曲轴各主轴承载荷,确定合适曲轴平衡重配置方案。综合对比各主轴承最大和平均主轴承载荷,发现十二平衡重布置的曲轴优于六平衡重和八平衡重,为曲轴平衡重的配置提供了参考。采用十二平衡重配置方案,研究了柔性曲轴平衡率对轴承润滑特性、振动特性的影响。现有文献针对轴承润滑和曲轴振动特性的影...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
曲柄连杆机构运动简图
中北大学学位论文15sinsincosTKP(2-14)coscoscosZKP(2-15)图2-2曲柄连杆机构受力示意图Fig.2-2Forcediagramofcrank-connectingrodmechanism沿曲柄半径方向的径向力Z传递到曲柄旋转中心形成作用到主轴承上的力Z，垂直曲柄方向的切向力T传递到曲柄中心形成作用在主轴承上的力T和力偶1M。力偶1M使曲柄克服外界阻力矩而旋转为：1sincosMTrPr(2-16)作用力T和Z可合成为作用主轴承上的力K，力K可进一步分解为垂直于气缸中心线方向的力N和沿气缸中心线的力P，经分析coscoscoscosPKKPP(2-17)NKsinKsinPtanN(2-18)经以上分析，气缸压力和往复惯性力传动通过连杆传递到曲柄上产生输出力矩和旋转惯性力，最终会引起机体的振动。因此需要对柴油机的整体平衡性进行分析，以减小往复惯性力和旋转惯性力带来的影响。
中北大学学位论文17图2-312V150柴油机曲轴布置示意图Fig.2-3Crankshaftarrangementof12V150dieselengine往复惯性力及力矩只限于数值较大的一阶和二阶往复惯性力及力矩的讨论，由图2-3看出：一阶往复惯性力的合力为2jj(coscos(240)cos(120)cos(120)ⅠPmrcos(240)cos)0(2-19)二阶往复惯性力的合力为2jjcos2cos2(240)cos2(120)cos2(120)ⅡPmrcos2(240)cos20(2-20)一阶往复惯性力矩为2j5311coscos(240)cos(120)cos(120)2222ⅠMmrl35cos(240)cos022(2-21)二阶往复惯性力矩为2j531cos2cos2(240)cos2(120)222ⅡMmrl135cos2(120)cos2(240)cos20222(2-22)旋转惯性力合力在气缸中心线z方向和垂直于气缸中心线x方向分解为2rzrPmrcoscos(240)cos(120)cos(120)cos(240)cos0(2-23)
【参考文献】：
期刊论文
[1]Optimization of Processing Parameters of Power Spinning for Bushing Based on Neural Network and Genetic Algorithms[J]. Junsheng Zhao,Yuantong Gu,Zhigang Feng. Journal of Beijing Institute of Technology. 2019(03)
[2]表面形貌对内燃机主轴承润滑性能的影响[J]. 李涵,赵俊生,崔随现,张忠伟,杨树彬. 润滑与密封. 2018(06)
[3]具有椭圆抛物面织构的滑动轴承性能研究[J]. 王俊,张俊红,马梁. 润滑与密封. 2018(05)
[4]形状误差对内燃机主轴承润滑性能的影响[J]. 李涵,赵俊生,崔随现,张忠伟,杨树彬. 润滑与密封. 2018(03)
[5]柴油机曲轴扭振多体动力学分析与研究[J]. 田俊龙,张翠平,刘文坤,王鹏. 现代制造工程. 2017(10)
[6]变刚度曲轴弯扭耦合振动分析[J]. 张政,郑建荣. 机械设计与制造. 2017(06)
[7]大型船舶低速柴油机柔性曲轴三维振动[J]. 魏立队,魏海军,李精明,杨智远,武起立,刘竑. 内燃机学报. 2017(02)
[8]直列四缸柴油机倾覆力矩影响因素研究[J]. 魏薇,杜宪峰,王俊文,闫鹏斌,张磊. 辽宁工业大学学报(自然科学版). 2017(01)
[9]机体弹性变形对主轴承润滑特性的影响[J]. 阮登芳,高真超,许金霞,谢翌. 重庆大学学报. 2017(01)
[10]直列4缸汽油机曲轴结构优化设计与工程分析[J]. 李国华,潘圣临,任伟伟,闫立凯,徐敬彬. 汽车实用技术. 2016(09)
博士论文
[1]高速大功率柴油机曲轴动态特性及轴承润滑性能仿真分析研究[D]. 周玮.北京理工大学 2016
硕士论文
[1]发动机曲轴减重优化设计与可靠性分析[D]. 赵军.重庆大学 2017
[2]某高速汽油机曲轴轴承润滑性能分析与改进[D]. 高真超.重庆大学 2017
本文编号：3562377
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
曲柄连杆机构运动简图
中北大学学位论文15sinsincosTKP(2-14)coscoscosZKP(2-15)图2-2曲柄连杆机构受力示意图Fig.2-2Forcediagramofcrank-connectingrodmechanism沿曲柄半径方向的径向力Z传递到曲柄旋转中心形成作用到主轴承上的力Z，垂直曲柄方向的切向力T传递到曲柄中心形成作用在主轴承上的力T和力偶1M。力偶1M使曲柄克服外界阻力矩而旋转为：1sincosMTrPr(2-16)作用力T和Z可合成为作用主轴承上的力K，力K可进一步分解为垂直于气缸中心线方向的力N和沿气缸中心线的力P，经分析coscoscoscosPKKPP(2-17)NKsinKsinPtanN(2-18)经以上分析，气缸压力和往复惯性力传动通过连杆传递到曲柄上产生输出力矩和旋转惯性力，最终会引起机体的振动。因此需要对柴油机的整体平衡性进行分析，以减小往复惯性力和旋转惯性力带来的影响。
中北大学学位论文17图2-312V150柴油机曲轴布置示意图Fig.2-3Crankshaftarrangementof12V150dieselengine往复惯性力及力矩只限于数值较大的一阶和二阶往复惯性力及力矩的讨论，由图2-3看出：一阶往复惯性力的合力为2jj(coscos(240)cos(120)cos(120)ⅠPmrcos(240)cos)0(2-19)二阶往复惯性力的合力为2jjcos2cos2(240)cos2(120)cos2(120)ⅡPmrcos2(240)cos20(2-20)一阶往复惯性力矩为2j5311coscos(240)cos(120)cos(120)2222ⅠMmrl35cos(240)cos022(2-21)二阶往复惯性力矩为2j531cos2cos2(240)cos2(120)222ⅡMmrl135cos2(120)cos2(240)cos20222(2-22)旋转惯性力合力在气缸中心线z方向和垂直于气缸中心线x方向分解为2rzrPmrcoscos(240)cos(120)cos(120)cos(240)cos0(2-23)
【参考文献】：
期刊论文
[1]Optimization of Processing Parameters of Power Spinning for Bushing Based on Neural Network and Genetic Algorithms[J]. Junsheng Zhao,Yuantong Gu,Zhigang Feng. Journal of Beijing Institute of Technology. 2019(03)
[2]表面形貌对内燃机主轴承润滑性能的影响[J]. 李涵,赵俊生,崔随现,张忠伟,杨树彬. 润滑与密封. 2018(06)
[3]具有椭圆抛物面织构的滑动轴承性能研究[J]. 王俊,张俊红,马梁. 润滑与密封. 2018(05)
[4]形状误差对内燃机主轴承润滑性能的影响[J]. 李涵,赵俊生,崔随现,张忠伟,杨树彬. 润滑与密封. 2018(03)
[5]柴油机曲轴扭振多体动力学分析与研究[J]. 田俊龙,张翠平,刘文坤,王鹏. 现代制造工程. 2017(10)
[6]变刚度曲轴弯扭耦合振动分析[J]. 张政,郑建荣. 机械设计与制造. 2017(06)
[7]大型船舶低速柴油机柔性曲轴三维振动[J]. 魏立队,魏海军,李精明,杨智远,武起立,刘竑. 内燃机学报. 2017(02)
[8]直列四缸柴油机倾覆力矩影响因素研究[J]. 魏薇,杜宪峰,王俊文,闫鹏斌,张磊. 辽宁工业大学学报(自然科学版). 2017(01)
[9]机体弹性变形对主轴承润滑特性的影响[J]. 阮登芳,高真超,许金霞,谢翌. 重庆大学学报. 2017(01)
[10]直列4缸汽油机曲轴结构优化设计与工程分析[J]. 李国华,潘圣临,任伟伟,闫立凯,徐敬彬. 汽车实用技术. 2016(09)
博士论文
[1]高速大功率柴油机曲轴动态特性及轴承润滑性能仿真分析研究[D]. 周玮.北京理工大学 2016
硕士论文
[1]发动机曲轴减重优化设计与可靠性分析[D]. 赵军.重庆大学 2017
[2]某高速汽油机曲轴轴承润滑性能分析与改进[D]. 高真超.重庆大学 2017
本文编号：3562377
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