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内燃机轴系振动测量技术研究

作　者: 王井新
导　师: 闫兵
学　校: 西南交通大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 内燃机扭振弯曲振动非稳定转速工况
分类号: TK407
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

内燃机曲轴轴系扭振是内燃机重要的研究领域。本文针对内燃机非稳定转速工况轴系扭振特性分析和扭振测试精度影响因素两大关键技术上所存在的问题,进行了深入分析,并提出了相应的处理方法。论文的研究工作,对内燃机的非稳定转速工况轴系扭振特性分析、曲轴弯曲振动测试分析和扭振测试影响因素等方面具有一定理论意义和工程实用价值。本文以实验室4100QB柴油机试验台为研究基础,通过对柴油机稳定工况轴系扭振特性的研究,确认了轴系前两阶扭振模态,并分析了不同联轴节刚度对轴系扭振特性的影响；针对非稳定转速工况是否存在附加交变扭矩的问题,从实验的角度确认平稳加速过程轴系不存在附加交变扭矩。结合实验数据与仿真分析,研究了提速趋势项对扭振信号低谐次成分的影响；并以拟合曲线偏差向量均方根值作为拟合曲线评价标准。在扭振试验中发现磁电传感器原始电压脉冲信号存在有规律的被调制的现象,对此现象进行了深入的研究。分析实验数据发现原始电压脉冲信号有规律被调制的现象可能由曲轴弯曲振动引起,并针对性的设计了实验方案,在进行扭振测试的同时测试曲轴弯曲振动,通过对实验数据的分析,确认了曲轴弯曲振动的存在,弯曲振动会在扭振测试原始电压脉冲信号中反映出来,并且会影响扭振分析精度。扭振实验中影响扭振测试精度的因素主要有以下几种：磁电传感器支架振动、测速齿盘安装偏心和曲轴弯曲振动。通过理论推导与仿真分析,定量的分析了以上三个因素对扭振分析精度的影响,并提出了消除其影响的方法。针对支架振动引起的原始电压脉冲信号被调幅的影响,可以采用0电平为基准电平进行瞬时转速信号的计算；测速齿盘安装偏心会引起瞬时转速原始电压脉冲信号同时被调频和调幅,扭振角位移1.0谐次幅值明显增大,可以采用磁电传感器对置测试的方法消除其对扭振分析的影响；曲轴弯曲振动会使瞬时转速原始电压脉冲信号在特定转速出现调幅和调频的影响,进而影响扭振分析精度,可以采用本文设计的整体式扭振测试装置,可以很好的同时解决齿盘安装偏心和曲轴弯曲振动对扭振测试的影响。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-9
目录  9-12
第1章绪论  12-21
  1.1 课题研究的目的和意义  12-13
  1.2 国内外内燃机轴系振动研究现状  13-19
    1.2.1 国内外内燃机轴系扭振测量及其应用研究  13-17
    1.2.2 国内外内燃机轴系弯曲振动研究  17-19
  1.3 本文的主要研究内容和研究方法  19-21
    1.3.1 主要研究内容  19
    1.3.2 主要研究方法  19-21
第2章 4100QB柴油机轴系特性研究  21-37
  2.1 扭振测试技术发展和A/D拟合采样法  21-24
    2.1.1 扭振的测试技术发展  21-23
    2.1.2 A/D拟合采样法  23-24
  2.2 试验简介  24-26
    2.2.1 实验目的及工况设计  24-25
    2.2.2 测试系统及测量参数  25-26
  2.3 试验及数据处理  26-32
    2.3.1 各工况原始瞬时转速信号  27-28
    2.3.2 瞬时转速预处理  28-29
    2.3.3 扭振角位移信号  29-31
    2.3.4 扭振角位移频谱图  31-32
  2.4 扭振特性分析  32-35
    2.4.1 扭振角位移—工况曲线  32-33
    2.4.2 轴系扭转固有频率分析  33-34
    2.4.3 振型分析  34-35
  2.5 联轴节刚度影响研究  35-36
  2.6 本章小结  36-37
第3章非稳定转速工况扭振特性研究  37-48
  3.1 趋势项去除原理  37-39
  3.2 非稳定转速工况附加扭矩的研究  39-42
  3.3 非稳定转速工况趋势项研究  42-47
    3.3.1 趋势项研究  42-45
    3.3.2 趋势项拟合次数研究  45-47
  3.4 本章小结  47-48
第4章曲轴弯曲振动研究  48-69
  4.1 弯曲振动问题提出  48-53
  4.2 弯曲振动测试实验一  53-58
    4.2.1 实验设计  53-54
    4.2.2 仪器选择  54-55
    4.2.3 仪器标定  55-58
  4.3 实验—数据分析  58-65
    4.3.1 支架振动研究  58-60
    4.3.2 弯曲振动研究  60-65
  4.4 弯曲振动测试实验二  65-68
  4.5 本章小结  68-69
第5章扭振测试精度研究  69-93
  5.1 理论分析  69-76
    5.1.1 磁电传感器输出电压特性研究  70-72
    5.1.2 支架振动对传感器输出信号的影响  72-73
    5.1.3 齿盘安装偏心对传感器输出信号影响研究  73-74
    5.1.4 曲轴弯曲振动对传感器输出信号影响研究  74-76
  5.2 仿真分析  76-86
    5.2.1 支架振动对扭振测量精度的影响  76-80
    5.2.2 齿盘安装偏心对传感器输出信号影响仿真分析  80-83
    5.2.3 曲轴弯曲振动对扭振测量精度影响  83-86
  5.3 消除误差方法研究  86-91
    5.3.1 支架振动影响的消除  86
    5.3.2 齿盘偏心影响的消除  86-90
    5.3.3 曲轴弯曲振动影响的消除  90-91
  5.4 本章小结  91-93
结论与展望  93-95
  主要研究结论  93-94
  展望  94-95
致谢  95-96
参考文献  96-100
攻读硕士学位期间发表学术论文  100-101

内燃机轴系振动测量技术研究

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