基于多体动力学模型的柴油机曲轴振动特性分析

为了减少发动机故障分析曲轴系统的扭转振动,建立了由活塞、连杆、曲轴、飞轮和硅油阻尼器组成的曲轴系统三维模型。利用多体动力学仿真软件ADAMS,建立了由多自由度组成的刚性混合动力发动机系统的多体动力学模型,对其进行扭振响应仿真,对曲轴的扭振进行分析。该仿真结果具有较高的精度,该计算方法具有一定的工程应用价值。

调谐质量阻尼器和非线性能量阱抑制内燃机闭环轴系扭转振动的比较研究

传统线性减振器在抑制内燃机轴系的扭转振动方面有着长期的应用,但较窄的减振带宽限制了其性能的发挥.考虑到内燃机闭环轴系的周期性激振力随转速的变化而变化,其在相对较宽的频率域内实现高效的减振十分必要.为了探究非线性能量阱(nonlinear energy sink,NES)替代调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)抑制曲轴扭转振动的可行性,文章将建立曲轴的多惯量非线性闭环自激耦合振荡模型,在此基础上,研究TMD和NES对闭环曲轴扭振减振的影响规律.分析过程综合考虑了轴系不同轴段位置的瞬态和稳态扭转振动.除此之外,定义了振动密度,性能领先效率和波动率3种函数综合考虑不同动力吸振器(dynamic vibration absorber,DVA)的性能优劣.讨论了NES和TMD在不同的设计参数下(变刚度、变阻尼和变位置排布)的减振效率和鲁棒性.结果表明,NES和TMD控制曲轴扭振时具有不同的刚度及阻尼失效区间.随着设计参数的变化,NES和TMD的减振性能交替领先,NES的综合性能领先了24.5%,TMD的综合性能领先了3.3%.同时,NES具有较高的阻尼依赖性(13.6%),TMD具有较高的刚度(3.6%)及位置依赖性(25.6%).

仿真与快速通过(QPT)技术在船用柴油机扭振计算中的应用

介绍了计算机仿真技术在柴油机轴系扭振计算中的一般应用情况，并附有具体算例供参考。

低速柴油机推进轴系频域稳态扭转振动分析

以载重10000 t低速柴油机推进轴系为研究对象,创建其当量系统模型。基于系统矩阵法对推进轴系进行自由振动分析,求得扭转振动固有频率和振型。研究柴油机在全转速下的气体和往复惯性激励力矩,针对推进轴系在柴油机和螺旋桨共同激励下的频域稳态扭转振动响应特性进行计算,求得推进轴系扭转振动的主谐次、共振转速点和推进轴系各部件的应力值。结果表明,推进轴系在低阶频率振动时气缸和中间轴振幅较大,推进轴系应力远小于材料的屈服强度,船舶能够安全稳定航行,同时为推进轴系时域瞬态扭转振动研究打下基础。

柴油机玻璃钢隔振装置结构设计

使用玻璃钢复合材料制作柴油机隔振装置,需要对其进行结构设计并进行仿真分析。首先,对隔振装置进行三维建模,将模型导入有限元分析软件中完成网格划分与计算,对所建立的玻璃钢隔振装置有限元模型进行模态求解;其次,对玻璃钢隔振装置设置三向冲击载荷并仿真计算,得出其应力和位移结果。根据有限元仿真分析结果,确定玻璃钢隔振装置的结构性能。

利用曲轴扭振相位特性诊断机车柴油机气缸气密性的新方法

提出一种利用断油起动时曲轴扭振信号单谐次分量的相位特性,诊断机车柴油机气缸气密性的新方法。新方法既不依赖准确的轴系结构参数,又可适用于缸数较多、扭振较大的机车柴油机轴系。本文对新方法进行了理论推导,并以12V180机车柴油机为对象进行了实验研究,验证了该方法的可行性。

柴油机曲轴系统扭振协同仿真及试验研究

对柴油机曲轴系统进行了扭振研究,在推导V型柴油机相对振幅矢量和的基础上,确定了V型6缸柴油机的主强简谐。采用GT-SUITE建立该V型6缸柴油机曲轴系统动力学协同仿真模型,并通过试验数据校核模型。对柴油机断油和停气门两种变排量方案进行了仿真研究。结果表明:变排量后轴系扭振角位移幅值显著增加,停气门方案较断油方案幅值大。

斯太尔WD615系列柴油发动机扭振测量与分析

利用浙江大学新研制的高精度数字化扭振测试系统,对装用国产扭振减振器的斯太尔WD615系列发动机进行了全负荷工况下的曲轴扭振特性台架测试。通过对全转速范围内各稳定转速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表明,该机型配用国产扭振减振器完全满足扭振减振要求。

柴油机曲轴扭振多体动力学分析与研究

为分析4100QBZL型柴油机曲轴的扭转振动,建立该柴油机曲轴的有限元模型,对曲轴进行模态分析,并在模态分析的基础上获得曲轴的柔性体中性文件,建立曲轴系的刚柔耦合多体动力学模型,通过多组试验测量的缸内压力数据作为驱动力,进行耦合仿真,得到曲轴系各部件运动规律以及曲轴在柔性体模型下的主轴颈、连杆轴颈负荷仿真结果,并对曲轴进行扭振分析,获得发动机在稳定运转时曲轴扭转振动幅值随负荷和转速的关系。结果表明:随发动机转速以及负载的提高,曲轴的扭转振动均存在变大的趋势,且转速对扭振幅值影响更为显著。曲轴系的振动幅值在各工况下满足工程要求。研究结果对提高柴油机的噪声、振动、行驶平顺性(Noise、Vibration、Harshness,NVH)具有参考意义。

Hilbert解调技术在柴油机失火故障诊断中的应用

扭振可以看作是柴油机曲轴匀速转动的相位调制,通过希尔伯特解调技术对其曲轴扭振产生的调幅、调相制脉冲进行解调,能准确分离出扭振的全过程,分析可得正常、故障工作状态下柴油机的扭振相位信号,进而判断柴油机失火故障现象。实验证明该方法简单易行,诊断可靠,仅从曲轴瞬时转速的幅值上就能对柴油机某缸的熄火故障以及柴油机各缸做功的不均匀性做出准确诊断,说明Hilbert解调技术在柴油机失火故障诊断中的应用是行之有效的。

短路工况下柴油发电机组轴系扭振计算方法及特性研究

采用逐步积分法计算了正常运转时柴油发电机组轴系扭振的时域响应,并与传统的系统矩阵法对比,结果显示计算结果一致。采用发电机与柴油机同时激励作为短路工况下的激励,得到了更合理的结果。最后讨论了飞轮惯量、联轴器刚度和联轴器阻尼对冲击扭矩下轴系扭振响应的影响,给出了优化方案。研究结果表明:发生短路故障时,综合考虑柴油机激励和发电机激励时,曲轴的应力最高达43MPa,远大于仅考虑发电机激励时的8 MPa:增大一定量的联轴器刚度、阻尼或是飞轮惯量均可以减小曲轴的应力,但增大了联轴器的扭矩,需均衡考虑。

高速柴油机曲轴扭转—纵向耦合振动的研究

本文研究了高速柴油机轴系的扭转—纵向耦合振动的机理和计算方法。分析了高速车用柴油机曲轴耦合振动的机理 ,建立了多质量模型的扭转及扭—纵耦合振动相结合的矩阵方程 ,并分析了其解析方法。采用新设计的三维振动测量装置对某直列六缸柴油机曲轴自由端的纵振进行了实际测量 ,与计算结果相比吻合。

基于ADAMS的柴油机曲轴扭振仿真

以某V型8缸柴油机为研究对象,通过多体动力学方法对该曲轴进行扭振研究。首先在ADAMS中建立曲柄连杆机构的刚体模型;然后把曲轴作为柔性体,建立曲轴的有限元模型并对其进行模态计算;最后用曲轴的柔性体模型代替曲柄连杆机构的曲轴刚体模型,得到曲柄连杆机构的刚-柔混合体动力学仿真模型。对曲轴在正常工况下和单缸熄火时的扭振进行研究,得到曲轴在正常工况下和单缸熄火时的扭振特性。

具有变惯量的柴油机曲轴系统扭转振动

本文导出了多缸柴油机曲轴扭振系统在考虑变惯情况下的运动方程,首次证明了该系统在不计阻尼和激励力的情况下是一个保守系统。在此基础上,阐述了国内外已有的若干工作的局限性,指出了采用非线性运动方程进行理论分析的必要性。最后给出了对单缸机模型非线性运动方程仿真结果,并与Goldsbrough的实验结果进行了比较。

基于扭振信号的柴油机单缸熄火故障诊断与监测

利用曲轴扭振波形参数对柴油机熄火故障进行监测和故障定位分析,并开发故障监测系统。通过试验模拟柴油机熄火故障,利用曲轴扭角峰峰值、各谐次幅值和峭度值可准确地监测熄火故障。对扭角时域波形进行滤波处理后,与上止点参考信号和发火间隔角结合分析,可准确定位发生熄火故障的气缸,开发的故障监测系统可及时对熄火故障进行报警。

多缸内燃机功率不均衡偏差对扭振性能的影响

多缸内燃机各缸之间的功率不均衡将影响轴系的扭振性能。以GK1C内燃机车的6L240柴油机轴系为例,利用蒙特卡罗模拟法和有关统计资料,对各缸功率不均衡状况下的轴系扭振进行了计算和分析,找出了各缸功率不均衡对扭振振幅和频率的影响以及一些其它规律。为准确估计多缸内燃机轴系的实际扭振性能提供了理论依据。

船舶低速柴油机推进轴系扭转振动研究

采用集总参数法建立10 000 DWT油船低速柴油机推进轴系扭转振动模型,将模型分为直链式扭转振动模型和带分支式扭转振动模型,建立单质量点的扭转振动数学方程和Simulink仿真模型,提出采用系统矩阵法和Simulink软件仿真方法分别对该轴系的频域振动特性和时域振动特性进行研究。同时,通过对实船轴系进行扭转振动测试,验证该船舶推进轴系扭转振动数学模型和理论分析方法的正确性,对降低船舶轴系振动和提高船舶安全性具有一定的理论指导意义。

含有皮带驱动附件的船舶柴油机轴系扭振分析

按照造船规范,船舶柴油机轴系扭振计算中,皮带驱动部件可不予考虑。在测试中发现,1台含皮带驱动附件的柴油发电机组轴系扭振固有频率测试值多于计算值。在传统计算模型上增加皮带驱动部件后,并根据实际布置形式建立带分支的扭振计算模型,轴系固有频率的计算与测试结果吻合。分析表明:皮带系统对轴系的扭振存在不可忽视的影响,而且若皮带及驱动设备的参数选择不当,可使轴系扭振固有频率在机组额定转速附近,威胁轴系安全运行。

柴油机扭转振动诊断综述

主要列举了现今用于柴油机扭转振动诊断的几种具有代表性的方法 ,并分析了各方法的优缺点。

曲轴硅油减振器匹配计算

在曲轴已经定型的条件约束下,通过建立发动机曲轴当量系统模型,进行曲轴扭转振动的计算分析来匹配设计硅油减振器,保证曲轴自由端共振振幅及轴段扭振应力低于许用值,确保曲轴运转安全、可靠。最后通过试验验证匹配计算的准确性。