计入自由端扭矩输出的轴系扭振计算.pdf

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1、第3期2017年6月内燃机IntemalCombustionEnginesNo．3Jun．2017计入自由端扭矩输出的轴系扭振计算李新宇1，高杰2，刘世通2，徐威风2(1．山东大学能源与动力工程学院，山东济南250061；2．潍柴西港新能源动力有限公司，山东潍坊261061)摘要：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ExciteDesigner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

2、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。关键词：前端带载；扭振幅值；扭振应力中图分类号：TK413文献标识码：A文章编号：1000一6494(2017)03—0016一03TheTorsionalVibrationCalculationofCrankshaftwithFree—endTorqueoutputLIxinyul，cAoJie2，LIushiton矿，xuweifen乎(1．SchoolofEnergyandPowerEngineering，ShandongUniVersity，Jinan250061；2．weic

3、haiwestportNewEne理形PowerCo．，Ltd．，Weifang261061)Abstract：A6一cylinderdieselengineoutputpowerincreasesatthefke—end，whichneedtoevaluatethereliabilityofthecmnkshaftagain．ThispaperusesExciteDesignertobuildaone—dimensionalsimulationmodelofthecmnkshaftbychangingthepoweroutputofthe

4、f}ee—endandthenywheelend，toobtaineachshafttorsionalamplitudevaIueandchangesofthetorsionalstress．thecalculationresultsshowthat：theincreaseloadoutputinthef托eenddoesn’tchangethetorsionalamplitudevalueofeachcrankshaftsection，butthetorsionalstressisdecreasedtosomeextent，thecr釉k

5、shafttendstobemores如ty．Keywords：fbntendloading；torsionalamplitudevalues；thetorsionalvibrationstress0前言中高转速、大爆发压力发动机的广泛使用，使曲轴扭转力矩、往复惯性力矩急剧上升，另一方面，为了满足各类性能的要求，发动机前端附件大量增多，这些部件都直接从曲轴获取动力，因而曲轴外加激励力矩增多，工作应力上升“1。因此为了提高曲轴工作可靠性，对柴油机轴系展开相关的研究是非常必要的。内燃机轴系的振动是内燃机的主要振动源之一，其振动形式是非常复杂的三

6、维振动，根据相关研究可以分为扭转、弯曲、纵向以及这三种形式之间的耦合振动回。因为内燃机曲轴一般采用全支撑作者简介：李新宇(1992一)，男，山东枣庄人，研究方向为发动机振动噪声与控制。收稿日期：2017一03—15结构，弯曲刚度大，所以弯曲振动的固有频率大，一般不会在转速范围内发生共振；对于扭转振动来说，由于曲轴比较长，扭转刚度小，而且曲轴轴系的转动惯量又比较大，所以扭振的固有频率比较小，在内燃机转速范围内容易产生共振。共振导致扭振幅值和扭振应力成倍的增加，轻则引起很大的噪声和其他零部件的磨损，重则导致曲轴折断。1。ExciteDesign

7、er软件以经典的霍尔兹法和扩展霍尔兹法为理论基础，建立集中质量一弹簧一阻尼形式的扭振集总参数模型，对轴系进行自由振动和强迫振动计算。既可以用于产品的初期开发，也可以用于改进设计，主要可以用于液体动力学轴承分析、轴系扭振分析和曲轴强度分析h51。分析自由端载荷输出增加后可能出现的问题，我们重点研究曲轴各轴段扭振幅值和扭振应力的变化，并给出相关的解决方案。第3期李新宇，等：计入自由端扭矩输出的轴系扭振计算1求解和分析模型根据发动机轴系的相关参数搭建的一维仿真模型，见图l。其中质量、转动惯量等相关参数从三维软件中获取，扭转刚度通过有限元计算获得。

8、■活塞帮塞舞活塞。■活塞，曩滩z舅腿·、三一连接6_、≯连接5+0连接4≮连接3嚏，连接240，连接19震惫笋睁票爹4淼爹繇≯审薏销瓣糕爱鬻话辫图1发动机轴系ExciteDesi