双燃料低速发动机推进轴系扭转振动特性

以某滚装船双燃料发动机及动力系统为例,研究在燃油、双燃料模式下扭转振动激励力矩的差异及其对于发动机扭振响应的影响,分析推进轴系的扭转振动特性,并对扭振测试结果进行分析。研究结果表明：在燃油与天然气双燃料模式下,后者的扭振激励力矩较大;在燃油与天然气双燃料模式下,虽然曲轴扭振应力变化不大,发动机、推进轴段、发电机转子扭振响应均发生显著的变化。     

发动机试验台架轴系匹配研究

试验台上发动机-传动轴-测功机系统的扭转振动会带来连接轴异响、连接轴损坏、曲轴断裂等问题,因此需要根据发动机、测功机和试验要求合理选用台架用传动轴,并尽可能避免在发动机完全转速范围内发生共振。从双质量系统扭振入手,主要考虑扭转刚度、阻尼、弯曲振动和扭振强度、曲轴强度校核、过渡盘强度校核等问题,对传动轴的选用及过渡盘的设计进行探讨。     

顶置式配气机构凸轮轴扭振试验

为分析凸轮轴扭振对配气机构影响,通过配气机构扭振实验,研究利用PCI高速A/D数据采集卡对轴系扭振的测量方法,介绍了扭转角信号的提取过程,测量了凸轮轴动态扭矩,分析扭振随工况变化的关系,随后讨论扭振对配气机构影响。结果表明:凸轮轴在整个转速范围内其最大扭振角基本稳定在0.31°左右(小于0.5°视为安全);扭振随转速升高,影响变大,并影响配气正时。     

发电机组次同步振荡扭振参数甩负荷测试研究

提出一种利用甩负荷试验获取汽轮发电机组次同步振荡扭振参数的方法。甩负荷试验时汽轮机扭矩负载突降为0,转速飞升过程中激发出轴系扭转自由振动响应。利用频率计数法，从发电机组保护系统转速传感器输出信号中提取瞬时角速度，通过数值积分方法获取扭角位移信号。测试发现，相比于扭角速度，扭角位移信号更能反映扭振特征。甩负荷试验时扭振信号比较微弱，测速齿轮盘分度误差、振动、齿轮盘安装偏心等对测试结果影响较大。这类误差具有周期性特点，滤除瞬时角位移信号中转频及其若干倍倍频谐波分量后，信号中包含的扭振特征明显。结合某热电联产项目汽轮发电机组甩负荷试验进行了测试，给出了信号处理方法，验证了方法可行性。该方法无需对轴系施加扭矩激励，具有较高的工程应用价值。     

汽油机试验台架传动系统扭振问题的研究

本文首先通过对某1.4L汽油机进行扭振分析,然后对无离合器和变速箱的汽油机的台架进行扭振测试,对信号处理结果与模型计算进行分析比较,对比结果说明,扭转振动分析模型合理。在此基础上,研究了联轴器参数对系统扭转振动的影响规律,给出了系统扭转振动改进的方向和建议方法。     

三缸汽油机的轴系扭振分析

运用EXC ITE Designer软件对某三缸汽油机的轴系扭转振动进行了分析,求出了系统的自振圆频率、临界转速、扭振振幅和转速不均匀性,并对轴系的扭转振动情况作出总结与评价。计算结果表明:该三缸汽油机的轴系扭振情况良好,与实际使用情况相符。     

瞬态动力学计算轴系强制扭转振动

论述了应用瞬态动力学计算轴系强制扭转振动的方法,以某发动机为例,计算其临界转速下的共振振幅及曲轴系统各轴段的扭振附加应力,并进一步计算了在不同转速工况下的主谐次振幅和轴段扭振最大应力,计算值和试验数据比较表明了该方法的可行性。     

柴油机曲轴前后端相对扭振的测试方法

为准确分析曲轴扭振数据,提高柴油机曲轴可靠性,以某直列六缸柴油机曲轴为研究对象,建立轴系质量刚度当量模型,搭建柴油机扭振测试系统,采集曲轴前端和飞轮端的转速脉冲信号,分析不同转速下各主要阶次扭振与相对扭振的关系。研究结果表明：曲轴前端3.0阶扭振曲线与相对扭振曲线相差较大,单点扭振无法精确反映曲轴扭振;曲轴的相对扭振可有效消除滚振及外接轴系对扭振的影响,测试曲轴的相对扭振对准确分析曲轴扭转程度至关重要。     

周向长弧形弹簧式双质量飞轮非线性扭转刚度及扭振特性研究

对某周向长弧形弹簧式双质量飞轮(circumferential arc spring dual mass flywheel,DMF-CS)的非线性扭转刚度及其扭振特性进行了研究。首先,对DMF-CS进行了扭转特性试验,结果表明:DMF-CS的扭转刚度与阻尼均具有转速相关性且随着转速的升高而增加。其次,对产生非线性扭转刚度的原因进行了理论分析,考虑摩擦力的影响,对DMF-CS传递扭矩与扭转变形之间的关系进行了理论分析。再次,依据理论分析结果,建立了DMF-CS传递扭矩模型,并由试验数据对模型参数进行了识别,并由此获得了DMF-CS非线性扭转刚度的表达式。最后,对匹配有DMF-CS的VM发动机动力传动系统一档工况下的扭振特性进行分析,结果表明非线性扭转刚度对系统的固有扭振特性影响较小,但会削弱DMF-CS在高速区域时的减振性能。     

轴系扭振在线监测系统开发研究

扭转振动是影响诸如发电机组、空压机、推进轴系等旋转机械安全运行的重要动力性能之一,而发电机组、空压机等轴系扭振激励受负载的影响往往较大。为提高设备运转可靠性,在轴系运转过程中扭振应力幅值超过一定限值时进行预警,开发了一套船舶旋转机械轴系扭振在线监测系统,对船舶旋转机械设备实现严密的运转监测保护。系统同时兼容采用应变监测的直接测量方法与采用脉冲时序法测量的间接测量方法对轴系扭振进行监测,根据轴系实际情况对传感器类型以及监测系统模式进行选择,提高了系统对不同轴系结构的适应性。系统以ARM加DSP为开发平台,综合应变电测、无线遥测和数字信号处理等技术开发了监测系统。并通过标准应变模拟器以及基于脉冲时序法理论所设计的扭振标定器分别对无线应变遥测系统以及脉冲时序法扭振采集系统试验精度进行验证。结果显示,采用脉冲时序法测量,在转速为5 000 r/min时,系统检测误差约为0.3%,采用应变遥测系统检测方案时,误差值也远小于1%,该轴系扭振监测系统能实现较高精度的监测。     

汽轮机组轴系扭转振动实验模型设计研究

从理论上分析汽轮机组轴系扭转振动实验模型的几何尺寸同扭转振动固有频率、振型、最大扭振扭矩分布以及最大扭振剪切应力分布的关系,并且对理论分析结果进行了实例计算验证。由此得到的有关结论,对轴系扭转振动实验模型的建立和实验研究有一定的指导意义。     

某型柴油机曲轴系的扭振性能分析

扭振是曲轴最为主要的振动形式之一,对曲轴的危害也最为严重。扭振过程中曲轴运转不均匀,伴有机械敲击和抖动等现象,长期运行会发生曲轴断裂、减振器爆裂等故障。我们采用多体动力学AVL-EXCITE Designer软件建立某型柴油机曲轴系统模型,通过CREO、有限元软件、AVL-Boost软件计算某型柴油机曲轴系统转动惯量、结构尺寸、质量、扭转刚度、缸压曲线等参数作为某型柴油机曲轴系统模型的输入,分析某型柴油机正常工况下和某缸停火下的自由振动和强迫振动情况,得到了扭振系统图、临界转速图、扭转系统模态、固有频率、最大总扭矩,确定出柴油机的临界转速、振型、振幅、扭转角位移、扭振应力,为柴油机运转过程中的扭振状况提供重要的理论支撑。     

发动机动态试验台传动轴设计研究

发动机动态试验台传动轴的选用应根据发动机情况和试验要求确定。为正确模拟汽车传动系，其传动轴应保证发动机-传动轴-测功机扭振系统的固有频率大于15～20Hz，并尽可能避免在发动机正常转速范围内发生共振。此外，还要有合适的阻尼。动态试验台的传动轴一般由带有橡胶阻尼的联轴器、连接轴和万向节组成，设计中主要考虑扭转刚度、阻尼、弯曲振动和扭振强度等问题。     

硅油减振器阻尼测试试验台的组成与力学模型

基于共振法硅油减振器阻尼测试原理,开发了硅油减振器阻尼测试的试验台.设计并加工了行星齿轮激振箱,利用行星轮上偏心块旋转时的不平衡惯性力产生正弦力矩激振.设计了试验台驱动装置,实现硅油减振器测试转速和激振频率相互独立调节.建立了试验台的信号分析处理方法和流程,利用角度编码器测试硅油减振器的转速信号,由此计算得到工作接盘的扭振角度—激振力矩频响函数.建立了试验台等效扭振模型,计算了试验台激振力矩、转动惯量和扭转刚度,并设计试验辨识了试验台的扭转刚度与激振箱润滑油阻尼.     

周向弧形弹簧双质量飞轮设计方法研究

根据周向弧形弹簧式双质量飞轮结构及工作原理,基于怠速工况和正常行驶工况下所建立的发动机、双质量飞轮与动力传动系统的多质量扭振模型,提出了周向弧形弹簧式双质量飞轮第1级扭转刚度的取值方法以及双质量飞轮转动惯量分配方法.根据弧形弹簧的布置形式,分析了第2级扭转刚度与第1级扭转刚度的关系,提出了第2级扭转刚度的取值方法.采用普通离合器式扭转减振器,动力传动系统在怠速工况下第1阶扭振频率在15～20Hz之间,与发动机怠速接近,容易发生扭振.利用此方法为某轿车设计了周向弧形弹簧式双质量飞轮,并对该车的动力传动系统进行了模态分析与振动试验验证.研究结果表明:怠速工况下,第1阶扭振频率降至9Hz,远低于怠速;正常行驶工况下,在正常行驶速度范围内未发生主谐次扭振,并对发动机的速度波动削减了67%,具有良好的减振效果.     

6EX340EF柴油机试车台轴系扭转振动分析

基于集总参数方法搭建了自主开发的6EX340EF柴油机试车台轴系的扭转振动模型,并开展了自由振动计算,得到了试车台轴系的前三阶固有频率及振型;同时,分别采用连续升降转速以及稳态测量方法开展了试车台轴系的扭转自由振动测试。两者的比较分析验证了轴系模型的准确性,在此基础上对试车台轴系在不同载荷情况下的扭振应力进行了反推,评估了6EX340EF柴油机试车台轴系扭振的安全性。     

内燃机轴系扭转振动控制技术研究与发展

基于系统的调研与分析,总结内燃机轴系扭转振动控制技术的研究与发展情况。对内燃机轴系扭转振动控制技术的计算分析、测试与校准、衡准、控制方法以及扭振减振器优化设计、扭振监测诊断与智能控制、新型扭振减振与传动装置等研究及进展进行分类介绍与总结,可为全面概括性地了解该领域的技术发展提供参考。     

基于三维实体有限元的某机车柴油发电机组轴系扭转振动研究

建立了某机车柴油发电机组轴系三维实体有限元模型并进行了扭振计算,运用霍尔茨表格法(轴盘集中质量模型)对轴系进行了扭振计算。并且将三维实体有限元模型计算结果、霍尔茨表格法计算结果与扭振测试结果进行了对比,证明实体模型精度比霍尔茨表格法高。另外,分析了盖斯林格联轴节特性参数对系统扭振特性的影响。最后,运用上述结果对该发电机组轴系进行了扭转强迫振动分析。     

内燃机轴系可控扭振模拟试验台的研制

设计并建造了一种双电机结构的内燃机轴系可控扭振激励模拟试验台.试验台以调速直流电动机作为转速驱动装置,发电机作为扭振激励源.可控扭振激励采用单片机技术,通过改变单片机提供的PWM信号的频率和占空比,来调节发电机励磁电流,以达到对扭振激励频率的控制.该试验台工作转速、扭振激励可调范围大,信号采集、分析处理及存储均可自动完成,能满足多种轴系不同工况的试验要求.对某无裂纹轴系和裂纹轴系进行了扭振试验研究,试验结果表明:无裂纹轴扭振优势频率在60Hz,而裂纹轴扭振优势频率集中在20Hz左右.     

基于神经网络信息融合的发动机失火故障诊断

对发动机气缸失火故障进行实车模拟试验,测量了发动机的机体振动信号及瞬时转速信号,并对其进行了时、频域分析.通过小波分析方法提取了振动信号能量特征,通过复杂度分析方法提取了转速信号的复杂度特征用于故障诊断.根据多传感器信息融合理论,建立了集成神经网络信息融合模型对气缸失火故障进行了诊断.结果表明,发动机机体振动能量特征和转速复杂度特征能够反映气缸失火现象,基于发动机振动和转速信息融合进行气缸失火故障诊断,诊断可靠性较高.