耦合輪系影響的曲軸動(dòng)力學(xué)振動(dòng)研究.pdf

1、曲軸是內(nèi)燃機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中最重要的部件之一,它的工作狀態(tài)直接關(guān)系到整臺內(nèi)燃機(jī)的可靠性。隨著對內(nèi)燃機(jī)性能和環(huán)保要求的不斷提高,前端附件也在不斷增加,負(fù)載功率及負(fù)載變化的范圍更為廣泛,這些附件都直接從曲軸獲取動(dòng)力,其旋轉(zhuǎn)振動(dòng)作為曲軸的外加激振力矩,使曲軸的工作狀態(tài)更加惡劣。因此,研究前端附件輪系和軸系的耦合效應(yīng),基于輪系設(shè)計(jì)降低軸系扭振,同時(shí)有利于輪系的平穩(wěn)運(yùn)行,對輪系和軸系同步開發(fā)和一體化設(shè)計(jì)具有重要意義。
　　以某六缸直列增壓中冷天然

2、氣發(fā)動(dòng)機(jī)為研究對象,基于EXCITE-Designer軟件,建立扭振集總參數(shù)模型,對軸系進(jìn)行自由振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)計(jì)算。
　　研究耦合輪系對系統(tǒng)模態(tài)和振型的影響,對比單一軸系計(jì)算結(jié)果表明:耦合輪系后,軸系主導(dǎo)的扭轉(zhuǎn)固有頻率增大,各諧次共振頻率都出現(xiàn)滯后,有利于發(fā)動(dòng)機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行;輪系應(yīng)避免過低的扭振模態(tài),過小的扭轉(zhuǎn)模態(tài)會引起低諧次輪系共振,會加劇軸系的扭振;耦合輪系后,高諧次的扭振幅值得到了很好的抑制,在輪系設(shè)計(jì)合理的前提下,軸系的扭振

3、幅值會有大幅度的下降;軸系的扭振應(yīng)力分布也會發(fā)生改變,需要重點(diǎn)關(guān)注低階模態(tài)所在零點(diǎn)位置,均有可能成為最大受力部位。
　　研究輪系負(fù)載波動(dòng)對軸系的影響,設(shè)置輪系為正弦載荷波動(dòng)形式。研究結(jié)果表明:對于當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小的附件輪系,載荷波動(dòng)對曲軸扭振影響不大,而當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大的部件通過影響軸系3.0諧次扭振幅值,對軸系產(chǎn)生較大的影響。
　　通過改變附件輪系傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度和阻尼參數(shù),研究各參數(shù)對系統(tǒng)模態(tài)和扭振幅值的影響。結(jié)果表明:阻

4、尼參數(shù)對軸系的固有頻率沒有影響,但是會使扭振幅值曲線趨于更加平順。輪系和系統(tǒng)的各階模態(tài)都會隨著剛度的減小而減小,應(yīng)控制一階模態(tài)不要太低,否則會引起軸系較大的扭振幅值。
　　研究增加附件輪系對系統(tǒng)模態(tài)和扭振的影響規(guī)律。分析發(fā)現(xiàn),附件輪系3在其共振轉(zhuǎn)速內(nèi)對軸系扭振幅值幾乎沒有影響,總的扭振幅值呈下降趨勢。由于扭振幅值的減小,動(dòng)態(tài)扭振應(yīng)力下降,自由端增加附件輪,使得飛輪端的輸出扭矩一部分轉(zhuǎn)移到自由端,自由端靜態(tài)扭轉(zhuǎn)應(yīng)力增加,飛輪端靜態(tài)扭