内燃机工况对气缸敲击振动的影响精品资料

1、B 丙一 - 机 燃 况 匚. 敲 缸 影 f P n n n 摘 要 内 燃 机 是 目 前 社. 会. 上 较 为. 常 见 的. 热. 能 力 机 械 ，- 作- 为 汽 车. 和 轮 船. 的. 主 要 原 动. 力 ，- 内- 燃 机- 在一 正- 常. 丄 作. 中- 会. 受. 到一 众- 多一 丄 况一 影一 响. ，- 产. 生. 较. 为. 复一 杂一 的. 振一 动一 现- 象一 O 内- 燃. 机一 整 体一 振. 动一 对- 内- 燃- 机. 的. 丄 作 性 能 有 决一 定一 性 关 系 亠 国 内 外一 相一 关 员 对 内 燃 机- 敲 缸 作- 出- 丄 大

2、 量 的- 研一 究 亠 分一 别一 对一 不- 同一 的 内- 燃一 机一 丄 况 下 对 气一 缸 敲一 缸 振一 动一 进一 行一 模一 拟一 实一 验 亠 并一 寻 找一 有 效 的 措 施 控 制 措 施一 ，- 提 高 内一 燃 机 的一 丄 作 性- 能一 本一 文一 主一 要一 从_ 内一 燃_ 机- 基一 本一 的一 丄 况_ 进一 行_ 分一 析一 ，一 并一 找一 出一 目 前一 内 燃一 机 丄 况一 现一 状一 ，一 旦 及一 确一 认一 内一 燃 机一 丄 况 和 敲 击一 振 动 的 关一 系 ，一 并一 提 出 相一 应 的 降 低一 敲一 击- 振一 动- 措

3、一 施一 ，一 减一 少一 振一 动- 带一 来一 的一 危一 害一 和一 提- 升- 内一 燃一 机一 的一 丄 作一 性一 能一 关 键 词 内 燃一 机 气 缸一 敲 击 振一 动 转 速 丄 功 率一 I I n 匚 I I I I I I 引- 言一 口 n 口 口 所- 有- 的- 内一 燃一 机- 在一 设_ 计- 是- 都 会一 将- 活一 塞- 组- 件一 和- 气一 缸- 套- 之- 间一 保一 留- 厶 定一 的 配- 合- 间一 隙- 亠 保一 证一 活 塞- 组- 件一 和- 气 缸 套 能 够 合 理 正 常 的 安 装 和 润 滑 效 果 5 间 隙 设 计 值

4、一 般 情 况 都 是 根一 据 活 塞 顶一 的一 半 径一 大 小 制一 定. 内. 燃. 机. 正. 常. 运. 行. 时. ，- 活. 塞. 会. 在- 气. 缸. 内. 上. X 反. 复一 运. 行- ，- 这. 个 时- 候. 活. 塞 存一 在. 倾. 斜一 角. ，- 就. 是一 说. 活. 塞. 轴. 线. 运. 动. 时一 与. 气. 缸- 的一 中. 心- 轴- 线. 存. 在. 定一 的一 夹. 角一 ，- 如 果一 气 缸一 内. 的一 气- 体一 压. 力一 突一 然一 变一 大. ，- 爆 发 出 强 大 的 冲 击 力 会 把 活 塞 强 制 性 推一 动一

5、到 气 缸 壁 丄 ，- 产- 生一 严- 二g一 的 气 缸 敲 击 现一 象 我 们- 称 之 为一 敲一 缸一 现一 象一 内 燃一 机一 长一 时 间一 的一 运一 行 ，一 会一 因一 为一 活 塞 和 气 缸 套 的 摩 擦 而 导 致 活 塞 组 件 和 气 缸 套 的- 间一 隙一 变一 大一 ，一 更一 容一 易一 导一 致一 敲一 击一 现一 象一 ，一 且- 敲一 击一 现一 象一 越一 来一 越一 严一 重一 ，一 不 仅一 会一 导一 致一 活一 塞一 和一 汽一 缸一 壁一 的一 损一 坏 ，一 还 会 降 低一 内 燃 机 整 体 的 丄 作一 性 能 亠 所一

6、以 有 效一 解一 决一 内一 燃一 机一 丄 况 对一 气一 缸一 敲一 击一 振一 动一 现一 象一 ，一 及一 确一 定一 对一 内一 燃一 机一 敲一 缸一 故一 障- 做一 出一 预一 警一 ，- 可一 旦 保一 证 内一 燃一 机 能 够 长 期 可一 靠 安 全 的 运 行 n n n 1 简- 述 内一 燃 机一 丄 况 I I 匚 I I I I I I 内- 燃一 机一 在一 正一 常一 旦 行一 过一 程一 中一 亠 会一 出一 现一 很一 多一 丄 况一 ，- 其- 中- 具- 有- 代一 表- 性一 就- 是- 典_ 型一 丄 况一 ，- 内一 燃一 机- 运一 行-

7、 时一 始一 终- 保一 持一 在一 个_ 较一 为一 稳- 定一 的 丄 况一 情- 况 下 基- 本一 丄 是 不 存 在 的 5 在 实 际 情 况 中 内 燃 机 的 运 行 工 况 变 化 没一 有 固 定一 趋 势 特一 别 不 稳 定一 ，一 根 据一 内 燃 机一 的. 使. 用. 状. 况. ，- 可 分. 为. 三. 种- 较. 为. 典. 型. 的. 丄 况. : 第 S 种- 就 是 在 内- 燃 机- 转. 速 不 变 的 情 况 丄 ，- 功 率 随一 之. 而. 发 生. 变. 化. ，- 比一 如. 我. 们- 发一 电. 常. 用. 的. 内. 燃. 机- ，

8、- 保. 持一 内- 燃. 机一 工 作- 相. 对一 稳一 定一 ，- 必一 须 要一 把- 内. 燃. 机 转 速 保 持 在 恒 定一 值 亠 功 率 随 着 内 燃 机 的 负 荷一 大- 而- 变一 化- 呈 现. 直 线 式一 丄 升- 变 到 最 大- 值一 ，一 而一 功一 率一 的一 变一 化 没一 有一 固一 定一 规一 律一 ，一 只 有一 内 燃一 机 转 速 相 对 稳 定 ，- 那 么 才 能 保 证 功一 率 输 出 相 对 稳 定- 第一 二一 种一 就一 是一 转一 速一 和一 功_ 率一 的一 关一 系一 类一 似一 于一 数一 学一 丄 上一 三一 次一

9、幕一 函一 数一 ，一 这一 种一 内一 燃一 机 常一 用一 在一 轮一 船一 上 ，一 内 燃 机 需 要 带 动 螺 旋 桨 ，一 这一 个一 时 候 内一 燃 机 的一 功一 率一 和- 转一 速一 的一 变一 化一 就一 变一 得一 特一 别一 有一 规一 律一 最一 后一 一 种一 就- 是一 内一 燃一 机一 转一 速一 变一 化一 特一 别一 大一 亠 功一 率一 相一 对一 变一 化 也一 极 其 不一 稳 定 ，- 类 似一 于 汽一 车 在一 行 驶 过一 程一 中 遇 到- 阻- 力一 亠 转- 速一 没一 有一 发一 生一 变一 化 亠 内一 燃_ 机 就一 会 产

10、生 负 荷一 ，- 内 燃 机一 转 速 发 生一 连 续 性 变一 化 ，- 车一 速 由 最 低一 发- 生- 到- 最- 高- 2- 内- 燃一 机- 丄 况一 现- 状 分一 析- n I I I I I 广 义 上 的 内 燃 机 不 仅 包 括 往 复 活 塞 式 内 燃 机 旋 转一 活一 塞 式 发 动 机 和 自 由一 活 塞 式 发一 动 机 亠 内 燃 机. 可- 以. 根. 据一 使. 用. 燃. 料. 特. 性- ，- 将. 内. 燃. 机. 分- 为. 更. 多 种- 类 ，- 我 们- 生. 活 丄 最 常 见 的 就 是 柴 油 机- 汽 油一 机- 和. 天.

11、 然. 气. ，- 都 是一 将. 内. 能. 转一 化. 为. 机- 械. 能. ，- 内. 燃一 机一 主. 要一 有一 曲- 柄一 连- 杆- 机- 构一 、 配一 气. 机一 构一 燃- 料. 供. 给 系 统 润 滑 系 统 冷一 却一 系 统 点 火 系 统一 和 起 动 系 统 1 内- 燃一 机一 作- 为- 判一 别 引 擎 性一 匕匕 厶冃 指 标一 之 n 一 ，一 那一 么 引一 擎一 的一 振一 动一 噪一 声一 却一 是一 内一 燃一 机 行 业 判一 定一 好 坏- 的 重 要 指 标一 之 1 发一 动 机 的 振一 动 是 振一 声 指 标- 的 个 明一 显

12、一 特一 征_ ，一 根一 据一 这一 个_ 特一 征一 可_ 以一 判一 定一 出一 该一 发一 动一 机一 引一 擎一 的一 工 况一 和 设一 计一 存一 在一 的一 缺一 陷一 ，一 当一 然一 也 是 评一 估 振 动一 噪 声 的 重 要 指 标 内一 燃 机一 的一 振 动 主一 要- 旦 括一 整- 体一 振一 动一 结一 构一 振一 动- 以一 及一 轴一 系一 扭一 振一 ，一 整一 体一 振一 动一 可一 直一 接一 反一 应一 出一 发一 动一 机一 的一 质一 量一 问一 题一 ，- 不 仅 会一 降 低 使 用一 寿 命一 ，- 还一 会一 降 低 丄 作一 效 率

13、 亠 甚 至 会一 对 环一 境一 产 生 噪- 音- 污一 染 亠 严 重- 影- 响 到- 居一 民 生 生 活 问一 题 由一 于 内一 燃 机一 的一 曲一 柄 连一 杆一 机 构一 较一 为 复 杂一 ，- 气一 缸- 在一 运- 行- 过_ 程一 中_ 做一 功一 不_ 连一 续- ，- 它一 的一 惯- 性一 作一 用 和- 气一 缸- 气 体一 都 会一 产一 生一 较一 为一 强- 烈一 的 冲一 击一 力一 和- 宽 频 带 激 发 振 动 现 象 , 由 于 内 燃 机 的 所 有 的 系 统 和 部 件 都 在 产 生 不 同 的 力 所 以 内 燃 机 的 振 动 具

14、 /、 有 多 振 源 、 现 象 复 杂 和 宽 频 带 等 特 征 3 内 燃 机 工 况 对 气 缸 敲 击 振 动 的 影 响 内 燃 机 在 运 行 过 程 中 一一一 般 会 经 历 四 个 动 作 吸 气 、 压 缩 、 燃 爆 和 最 后 的 排 气 这 四 个 动 作 最 重 要 的 就 是 燃 爆 动 作 只 有 燃 爆 做 功 受 到 活 塞 被 动 受 力 不 管 是 多 少 缸 的 内 燃 机 都 会 经 历 燃 爆 做 功 受 力 且 会 出 现 相 应 的 振 动 缸 数 越 少 振 动 就 越 厉 害 具 /、 体 有 -三 种 情 况 : 活 塞 连 杆 机

15、构 和 曲 轴 上 下 反 复 运 行 造 成 的 惯 性 力 7 曲 轴 平 衡 重 心 在 圆 周 循 环 中 因 为 产 生 平 衡 差 导 致 离 心 惯 性 力 7 不 同 的 压 缩 比 会 产 生 不 同 的 气 缸 压 力 这 种 情 况 下 也 会 产 生 振 动 3.1 离 心 惯 性 力 和 上 下 反 复 惯 性 力 产 生 的 振 动 离 心 惯 性 力 和 上 下 反 复 惯 性 力 产 生 的 振 动 主 要 发 生 在 四 缸 机 上 一一一 个 缸 当 做 宀 完 一一一 套 宀 完 整 的 曲 轴 往 复 动 作 也 就 是 两 周 角 度 是 7R 一一一

16、 般 情 况 下 每 个 缸 都 在 缸 中 运 动 且 只 有 一一一 个 缸 的 活 塞 是 受 力 做 功 的 在 往 复 运 动 中 会 产 生 惯 性 这 种 情 况 会 导 致 一一一 个 缸 受 力 较 多 产 生 各 个 缸 受 力 不 均 衡 现 象 四 缸 机 工 作 的 时 候 会 很 平 均 的 分 配 到 各 个 缸 上 这 样 每 个 缸 都 产 生 -一一 个 力 形 成 了 曲 轴 的 平 衡 重 心 都 有 一一一 个 18( 的 夹 角 使 所 有 的 力 都 在 一一一 条 线 上 产 生 重 的 振 动 现 象 3.2 燃 气 压 力 差 导 致 的 振

17、 动 使 用 燃 气 内 燃 机 最 常 见 的 抖 动 就 是 因 为 长 期 积 累 过 多 的 碳 导 致 引 擎 在 运 行 的 时 候 进 气 属 于 动 态 模 式 所 有 的 燃 气 厂 家 在 添 加 气 的 时 候 都 使 用 变 气 技 术 这 样 很 容 易 导 致 缸 体 进 气 之 间 产 生 较一 大 气 压 差 不 同 的 空 气 混 合 氧 气 比 例 和 压 缩 比 例 在 能 力 释 放 时 很 容 易 产 生 振 动 也 是 产 生 振 动 的 主 要 原 因 3.3 轴 系 扭 转 产 生 的 振 动 内 燃 机 轴 系 在 运 转 工 程 中 带 动

18、转 矩 当 出 现 受 到 不 同 转 矩 的 影 响 而 产 生 不 同 的 角 度 位 移 轴 系 扭 动 振 动 就 是 当 转 矩 突 然 受 到 干 扰 而 导 致 卸 载 和 加 载 轴 系 保 持 原 有 的 扭 转 振 动 频 率 这 个 时 候 会 产 生 扭 转 振 动 也 是 导 致 内 燃 机 振 动 的 最 主 要 原 因 之 一一一 7 曲 轴 正 常 运 行 时 会 受 到 切 向一 、 方 向一 作 用一 力 的一 影 响一 轴 系 会一 同一 时 产 弯一 曲一 振 动. 和. 扭. 转. 振. 动. 现. 象. 丄 内- 燃. 机. 特. 殊- 的. 结.

19、构. 和. 设 计- 要 求 , 弯 曲 刚 度 要 特 别 大 ，- 这 样 也- 导 致 了- 弯一 曲. 振. 动. 的. 频. 率 就. 会一 相. M- 较. 高 内. 燃. 机. 在. 正. 常. 丄 作一 转. 速一 范一 围 内一 就- 不- 会. 产一 生 弯一 振一 动一 ，- 但一 是. 会. 造 成 配一 套 轴 系 的 振 动 ，- 或 者 是 其一 他 K 立口 件一 也一 会 产- 生 不- 同一 的 振 动一 1 扭 转 振. 动 主 要 是一 因一 为 曲 由 车 太- n 长一 ，一 扭一 转一 刚一 度一 过一 小 ，一 和一 曲一 轴 的一 轴一 系一

20、在 转一 动一 过一 程一 中 产 生 较 大 的 转 动 惯 性一 力 ，- 这 时 候 的 曲 轴 的 扭- 转一 振一 动一 频一 率一 相一 对_ 较一 低一 ，一 如_ 果- 内一 燃一 机一 在一 正一 常一 转一 速一 内一 丄 作一 不一 及一 时一 解一 决一 ，一 会一 导一 致一 噪一 声一 零一 部一 件一 损一 坏 等 现 象 ，一 更 严 重 的 就 是 曲 轴 断一 裂 丄 控一 制一 敲一 击一 振一 动一 的一 措一 施一 L 内一 燃一 机一 的一 敲一 击一 振一 动- 般一 需- 要一 从一 3- 个一 方一 面一 进一 行一 有一 效一 的一 控一 制

21、一 ，- 一 是- 对一 各一 种一 缸- 数一 进一 行一 调- 节一 ，- 二一 是- 合一 理一 的一 设 计一 有一 效一 的一 减一 少 内一 燃一 振 动一 三 是一 采 用 口 定 的- 措一 施一 减一 少一 振一 动一 频一 率一 三一 缸一 内 燃一 机一 产一 生一 振一 动一 是- 应一 为_ 在一 运一 行- 过一 程- 中一 缺一 少_ 冲_ 程一 导一 致- 曲一 轴一 圆- 周- 的一 离- 心 力- 不 平一 衡- 可 以一 通- 过一 对 增- 加一 平一 衡- 重- 量- 的一 物一 体 5 是 三 缸 所 对 应 的 平 衡 者 不 会 超 过 彼 匕

22、止 的 18( 在 设 计 新 缸 内 燃 机 时 就 需 要 设 计 两 个 缸 为 18( 另 一一一 个 缸 与 其 /、 他 两 个 缸 互 相 垂 直 即 使 -一一 个 缸 出 现 问 题 这 样 的 设 计 会 把 离 心 惯 性 力 去 除 另 外 一一一 个 办 法 就 是 让 -三 个 缸 的 平 衡 重 设 计 成 角 度 为 24( 再 添 加 一一一 个 平 衡 轴 这 样 即 使 少 一一一 个 缸 运 动 都 不 会 产 生 振 动 四 缸 主 要 从 设 计 上 进 行 避 免 比 如 增 加 曲 轴 偏 置 把 往 复 惯 性 力 进 行 有 效 的 错 开

23、使 曲 轴 形 成 一一一 个 低 于 60 的 夹 角 。 六 缸 振 动 最 小 由 于 出 色 的 设 计 使 力 宀 完 全 平 衡 基 本 上 不 用 作 出 任 何 改 善 合 理 的 设 计 就 是 要 在 正 在 设 计 和 开 发 的 内 燃 机 通 过 各 种 方 式 让 振 动 发 生 几 率 过 小 还 可 以 通 过 隔 振 的 方 式 减 少 振 动 隔 振 需 要 在 发 生 振 动 的 地 方 和 需 要 防 止 振 动 的 地 方 安 装 隔 振 器 隔 振 器 的 数 量 是 根 据 振 动 大 小 而 决 疋 的 最 终 目 的 就 是 振 动 最 小 化

24、 隔 振 还 需 要 根 据 内 燃 机 的 结 构 和 使 用 条 件 一一一 般 情 况 采 用 总 体 隔 振 或 是 单 独 隔 振 根 据 需 求 疋 制 。 同 样 减 振 技 术 也 可 以 使 用 最 常 见 的 减 振 技 术 有 : 冲 击 与 颗 粒 阻 尼 器 、 增 加 柔 软 的 机 角 、 粘 弹 阻 尼 还 有 空 气 压 膜 阻 尼 等 等 1( ) 。 5 结 语 内 燃 机 工 况 而 引 起 的 气 缸 敲 击 振 动 不 仅 会 影 响 工 作 效 率 长 时 间 下 去 还 会 导 致 零 部 件 磨 损 更 重 的 是 造 成 很 大 的 噪 声

25、污 染 。 随 着 现 代 化 要 求 不 断 提 升 降 低 内 燃 机 振 动 已 经 形 成 一一一 个 趋 势 更 多 的 相 关 人 员 参 与 到 其 /、 中 寻 找 最 佳 的 方 案 甚 至 是 采 用 全 新 的 设 计 。 但 是 随 着 科 学 技 术 的 发 展 噪 声 监 测 装 备 显 得 格 外 重 要 可 以 从 理 论 上 采 用 统 计 能一 量 分 析 法 建 立 相 应 的 模 型 寻 找 振 动 原 因 以 后 必 将 针 对 相 关 政 AA： 策 来 控 制 振 动 和 产 生 的 噪 声 那 么 监 测 振 动 和 噪 声 工 具 /、 肯 疋 会 得 到 广 泛 的 应 用 参 考 文 献 : 1 姜 晓 光 蒋 明 钰 . 内 燃 机 过 渡 工 况 活 塞 组 - 缸 套 耦 合 瞬 态 温 度 场 数 值 模 拟 J . 内 燃 机 与 配 件 20 仃 ( 6 )： 37-； 38. 2 张 世 雄 蔡 艳 平 石 林 锁 等 . 内 燃 机 振 动 时 频 图 像 的 编 码 特 征 提 取 与 诊 断 J: 机 械 科 学