曲轴不同平衡率对曲轴强度与振动特性的影响

• 作者: 代云辉 姚国仲 张磊 毕玉华 王鹏 申立中 罗力
• 来源期刊: 机械设计
• 学科: 工学
• 关键词: 柴油机 平衡率 疲劳强度 振动特性
• 年，卷（期）: 2020,（8）
• 所属期刊栏目: 专题论文
• 页码范围: 11-20
• 页数: 10页
• 分类号: TK422
• 语种: 中文

摘要

曲轴不同平衡方案不仅直接影响整机振动与噪声,还影响曲轴的轻量化设计.研究不同平衡率方案曲轴对发动机振动与曲轴强度的影响,优化设计曲轴,对降低整机振动与提高可靠性具有重要意义.以非道路高压共轨四缸柴油机为研究对象,系统分析了不同平衡率与不同平衡块结构的4个曲轴方案的平衡性;通过曲轴模态试验与机体模态仿真,验证了曲轴和机体有限元模型的准确性;基于柔性多体动力学理论,建立了整机多体动力学仿真模型,研究了曲轴不同平衡率对额定转速工况下曲轴强度与振动特性的影响.研究结果表明:随着平衡率增加,曲轴各圆角处最大应力值增大,曲轴圆角疲劳安全系数降低;最大应力值为284.1 MPa,最小安全系数为1.7,均出现在四平衡块100％平衡率曲柄销圆角处.随着平衡率增加,油底壳关注点的不同谐次下振动加速度峰值减小,机体上各关注点的振动速度级降低,汽缸盖罩在低频段下振动速度级降低.随着平衡率增加,各倍频程下机体振动速度级降低,倍频程中心频率为500 Hz,汽缸盖罩和油底壳振动速度级增大.