喷油矢量对柴油机曲轴扭振影响的机理

采用基于集中质量法的GT-SUITE软件,建立8,V2015柴油机曲轴系统动力学与性能协同仿真模型,并对其进行必要的试验标定.开展喷油矢量对柴油机曲轴扭振的影响机理的仿真研究,并以干扰力矩矢量和这一扭振能量衡量指标进行验证.结果表明,调节气缸循环喷油量影响发动机激励力矩低频段幅值,调整喷油提前角则主要影响中高频段的幅值和相位.激励力矩的影响机理可用来抑制曲轴扭振,不同喷油矢量的调节方案表明扭振抑制的有效性,其中减振器惯性体端5.5谐次的扭转角位移幅值降低21.2%;干扰力矩矢量和与扭转角位移的变化趋势一致,可作为扭振强弱的衡量指标以及扭振抑制的优化目标.     

基于虚拟样机技术轴系扭振特性仿真和试验研究

基于虚拟样机技术对V6柴油机轴系扭振进行了仿真和试验研究。建立了包括柔性曲轴、柔性轴承座在内的轴系混合多体动力学仿真模型,对高速柴油机轴系扭振进行了较深入的分析。在仿真研究的基础上,利用扭振测试装置进行了V6柴油机轴系扭振的测试和分析研究。模拟和试验研究结果表明：V6发动机轴系4.5谐次和7.5谐次扭振较大,轴系扭振仿真研究与试验研究相一致。     

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。     

柴油机拉缸故障的仿真研究

基于虚拟仿真手段,在曲轴柔性化基础上建立了某型柴油机轴系多体动力学模型,对其进行了拉缸时的扭振特性分析。分析表明:柴油机拉缸时,轴系的低次简谐1.0次振幅有较大的增加;各主谐次的扭振幅值较正常情况也增大。这一结论可为柴油机的在线监测与拉缸故障诊断提供依据。     

断油回流停缸策略对发动机油耗及轴系扭振的影响

在一台1.5L自然吸气发动机上,设计了基于断油回流策略的发动机停缸机构,该机构可以使进气供给自由切换为新鲜混合气供给或废气回流两种模式,同时发动机电控单元可以切断指定气缸的燃油供给和点火,从而实现停缸操作。利用该停缸机构开展了中低转速不同负荷下的油耗与扭振特性试验。试验结果表明:在中低转速部分负荷下采用停缸技术发动机节油效果明显,节油率最高可以达到15%。但停缸之后曲轴系统扭振以低阶滚振为主,且飞轮端扭振变化显著,部分谐次扭振幅值超过自由端,因此在应用停缸技术时需要关注飞轮端的扭振问题。     

计入自由端扭矩输出的轴系扭振计算

某六缸直列柴油机自由端输出载荷增加,需要再次对曲轴的可靠性进行评估。我们运用Excite Designer搭建了曲轴一维仿真模型,通过改变曲轴自由端和飞轮端功率输出,得到各轴段扭振幅值及扭振应力的变化情况。计算结果表明:在增大自由端载荷输出后,曲轴各轴段扭振幅值没有变化,但是扭振应力均有不同程度的减小,曲轴趋于更加安全。     

轴系振动的多体动力学仿真分析

以某直列6缸柴油机曲轴系为研究对象,通过多体动力学非线性分析的方法对该轴进行了振动研究.首先建立了曲轴等部件的有限元模型,采用子结构的概念,对有限元模型进行模态缩减,然后运用AVL的发动机仿真模块EXCITE建立多体动力学仿真模型.预测轴系振动特性,将计算的扭振结果与实验结果进行对比,计算的扭振结果与实验结果吻合性较好.并进一步研究了飞轮惯量的改变对轴系扭振的影响.     

基于多体动力学和集总参数法的曲轴可靠性研究

在某新型船用12V型柴油机设计开发过程中,为研究缸心距、主轴颈直径和连杆轴颈直径对曲轴强度和弹性联接发电机轴系扭振特性的影响,基于多体动力学求解曲轴非线性油膜特性和摩擦损失,并通过集总参数法搭建轴系模型进行仿真分析。结果表明:柴油机的最小油膜厚度、摩擦功耗、最大合成振幅及扭振应力随轴颈直径的增加均有较为明显的改善,随缸心距的增加变化不太明显;最小油膜厚度和最大接触压力具有较为明显的负相关关系;连杆轴承最小油膜厚度均出现在点火时刻后10°左右,与缸内最高爆发压力出现时刻一致;弹性联接发电机的轴系可以明显降低曲轴的最大合成振幅及扭振应力。     

1015柴油机停阀机变排量技术的性能仿真研究

本文在确定停缸策略、增压系统方案、喷油模型、计算工况的基础上建立了基于GT-POWER的1015柴油机停阀机变排量技术的仿真模型,计算结果表明采用该变排量技术可以提高1015柴油机在低负荷下的经济性,并且找出了该技术所对应的最佳工况范围,通过与原机模型的对比分析了其优缺点。     

某船用柴油机硅油减振器的设计与匹配

通过建立某V型船用柴油机的轴系扭振当量系统模型,进行曲轴扭转振动的计算分析;根据分析结果对该船用柴油机进行硅油减振器匹配设计,以保证曲轴自由端共振振幅及轴段扭振应力低于许用值,同时硅油减振器的散热能力符合要求。扭振测试验证表明:所匹配设计的减振器满足规范和设备安全运行的要求。     

内燃机轴系扭振减振器的最优化设计

本文以多质量综合分析法结合现代最优化技术对内燃机轴系扭振减振器进行优化设计,通过对减振器参数在可能范围内的优选组合以使整个轴系动态特性达到最优。其中包括发动机在全部运行工况范围内轴系扭振幅值的均方根值最小及各部位间的相对幅值小于许用值。这样既保证了曲轴运转安全可靠,又使轴系转动能量的耗散最小。本文以一台6缸柴油机为例,进行了轴系扭振减振器的最优化设计,装机实验结果表明其性能达到了预期的效果。本文还提出了内燃机轴系扭振减振器最优化设计的全套电算通用程序。该程序可适用于各种大、中、小型内燃机轴系扭振减振器的优化设计,也可用于弹性阻尼减振器及动力减振器的设计。     

6缸280船用柴油机轴系扭振分析

介绍了将6缸280机车柴油机曲轴应用到船舶领域后轴系扭振出现的一些问题,并为之进行了相关的分析、计算,最终确定了设计方案。重新设计的6缸280ZC/D船机曲轴无论在结构和性能上均能满足船机规范要求,达到了整机轴系扭振的要求。     

某柴油机曲轴扭振合成应力控制计算分析

针对某新型柴油机轴系扭振计算中曲轴扭振附加应力过大问题,对激励进行分析并开展扭转振动计算;尝试采取不同途径消减过大扭振合成应力。得到如下结论:当今柴油机强化指标不断提高,而CCS推荐的气体激励简谐分量幅值相对偏小,从安全角度出发,扭转振动计算时应按照柴油机厂提供的激励数据进行。共振区域的过大振动应力可通过确定主要贡献的谐次分量,调整节点位置部件参数的方法来消减;非共振区域的过大振动属正常的振动响应,可通过增强曲轴的抗扭振疲劳强度来适应,但其可行性应综合考虑柴油机设计因素。     

6G32柴油机曲轴扭振特性和扭振减振器的优化匹配

保证柴油机具有优化的扭振特性是确保曲轴安全的至关重要的因素之一。论述了对6G32柴油机扭振特性的优化研究,以及为降低配套成本、提升产品竞争力所采取的措施。     

重卡柴油机轴系扭振性能研究

发动机轴系扭振是产品开发过程中必须认真研究的一个课题,扭振计算和实机测试相结合是一种有效的扭振分析方法。笔者以研制开发的某柴油机为例,运用AVLEXCITE软件建立轴系模型,分析其轴系扭振特点,并通过实际测试进行验证,取得预期效果。曲轴系自由端共振振幅和减振器消耗功是校核重卡柴油机曲轴系扭振性能的两项重要指标。     

某柴油机的曲轴系扭振计算研究

采用专用扭振计算软件对某型号柴油机的曲轴系扭振进行了计算与分析.分析表明：该柴油机自由端振幅和轴系扭振应力都在许用范围之内.研究结果为该柴油机的安全运行提供了依据,也为柴油机轴系的后续设计提供了新思路.     

基于柔体曲轴多体动力学的轴系扭振响应分析

以曲轴系统有限元分析为基础,通过建立由多个自由度组成的发动机刚柔耦合多体动力学系统模型,对构成主要柔性体的曲轴系统进行了扭振响应分析,获取系统动力响应的时间历程,对系统的动力品质和安全性做出了评价。然后通过一个新研制的测试装置对一台直列四缸柴油机曲轴自由端的扭转振动进行了实测。通过计算和实测结果的谐次分析比较,两者体现了较高的等同性,说明了刚柔耦合多体动力学模型的正确性。     

基于曲轴扭振信息识别的柴油机失火气缸判别方法

为解决柴油发动机在高转速、低负荷工况下难以准确判断出发生失火故障的气缸的问题,提出了通过检测曲轴转速信号中的扭振信号起始点来判定失火气缸的故障诊断方法。该方法首先通过分析单缸失火时的转速信号以确定曲轴扭振的自由频率,然后基于该频率构造正弦检测信号,将该检测信号与各缸做功转角范围内的转速信号做内积运算,并得到的内积值作为失火气缸的指示特征。在6缸柴油机上的失火试验证明该方法能够在高转速低负荷情况下准确识别发动机的单缸失火和两缸失火,弥补了传统失火诊断方法工况覆盖率低的不足。