柴油機(jī)硅油減振器減振機(jī)理及匹配仿真技術(shù)研究.pdf

1、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)是柴油機(jī)軸系運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的一種振動(dòng)形式，嚴(yán)重的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)可能造成柴油機(jī)不能正常工作，甚至導(dǎo)致柴油機(jī)軸系的疲勞破壞。對(duì)于在重型運(yùn)輸和工程機(jī)械車(chē)輛上使用的重型車(chē)載柴油機(jī)，由于采用高增壓、高速，機(jī)器的單位體積輸出功率得到大幅度地提高，也加劇了軸系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。在柴油機(jī)軸系上安裝扭振減振器是減小扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的重要方式，合理地設(shè)計(jì)與匹配扭振減振器對(duì)降低柴油機(jī)軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的振幅、減少扭轉(zhuǎn)振動(dòng)危害、降低振動(dòng)噪聲和提高車(chē)輛舒適性都有著非常重要的意義。

2、r>　　 硅油扭振減振器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且減振效率高，相對(duì)于其他結(jié)構(gòu)形式的減振器有著較大的優(yōu)勢(shì)，因此在柴油機(jī)軸系扭振減振方面的應(yīng)用非常廣泛。但是，目前硅油減振器匹配設(shè)計(jì)計(jì)算技術(shù)和方法并沒(méi)有跟上現(xiàn)代柴油機(jī)技術(shù)發(fā)展的步伐，仍然沿用20世紀(jì)40年代B.I.C.E.R.A（英國(guó)內(nèi)燃機(jī)協(xié)會(huì)）提出的傳統(tǒng)理論和經(jīng)驗(yàn)公式，設(shè)計(jì)匹配的減振器需要反復(fù)不斷地通過(guò)臺(tái)架實(shí)驗(yàn)測(cè)試來(lái)修正和改進(jìn)設(shè)計(jì)才能達(dá)到預(yù)期的減振效果要求。
　　 現(xiàn)代柴油機(jī)的發(fā)展要求在盡量短的時(shí)

3、間內(nèi)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)承載能力足夠高、工作穩(wěn)定可靠的減振器。因此對(duì)硅油減振器匹配計(jì)算和設(shè)計(jì)方法進(jìn)行深入細(xì)致的研究，提高匹配設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和可靠性具有十分重要的意義。本課題以高分子材料流變學(xué)、非牛頓流體力學(xué)、熱力學(xué)、振動(dòng)力學(xué)和柴油機(jī)動(dòng)力學(xué)等理論為基礎(chǔ)，在硅油流變特性實(shí)驗(yàn)研究之上，結(jié)合硅油減振器實(shí)際工作特點(diǎn)，進(jìn)行減振機(jī)理分析和研究，建立基于非牛頓流體的柴油機(jī)硅油減振器的動(dòng)態(tài)平衡匹配計(jì)算方法，形成較為準(zhǔn)確和可靠的減振器匹配計(jì)算和優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。同時(shí)，利用現(xiàn)

4、有的三維建模、多體動(dòng)力學(xué)和有限元仿真計(jì)算軟件，為工程實(shí)際應(yīng)用提供基于多體動(dòng)力學(xué)的柴油機(jī)曲軸系統(tǒng)和硅油減振器的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)仿真計(jì)算的方法，作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)驗(yàn)證的輔助手段，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的周期。論文的主要工作如下:
　　 1)以非牛頓流體力學(xué)、流變學(xué)、熱力學(xué)、振動(dòng)力學(xué)等為理論基礎(chǔ)，借助高級(jí)擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)式流變儀等儀器進(jìn)行硅油的流變?cè)囼?yàn)，建立了硅油的力學(xué)模型及其非線(xiàn)性本構(gòu)方程。
　　 2)開(kāi)展了硅油減振器的阻尼系數(shù)、粘性摩擦阻力矩、減振器的發(fā)

5、熱量和散熱量計(jì)算方法的研究。
　　 3)通過(guò)分析硅油減振器工作過(guò)程中影響其工作性能的溫度、轉(zhuǎn)速、硅油粘度和振動(dòng)幅值等參數(shù)的內(nèi)在聯(lián)系，研究模擬減振器熱平衡建立過(guò)程的數(shù)值計(jì)算方法，提出了一種接近于減振器實(shí)際運(yùn)行工況的動(dòng)態(tài)平衡匹配計(jì)算方法，該方法能有效地提高匹配計(jì)算的準(zhǔn)確性和效率。
　　 4)進(jìn)行柴油機(jī)曲軸系統(tǒng)多體動(dòng)力學(xué)的三維建模、邊界和約束條件的設(shè)定，通過(guò)仿真計(jì)算得到了柴油機(jī)曲軸系統(tǒng)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)柴油機(jī)軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)