不同平衡块对机体振动的影响分析

【摘要】：机体和曲轴是内燃机的主要部件,燃气爆发压力和其他各种力通过曲轴曲柄连杆机构最终传递给了机体,这些力和力矩的波动和不平衡性导致机体产生振动并辐射噪声,直接影响了整机的工作性能,如何减小内燃机的振动并控制噪声辐射一直是业界研究的重点。研究机体的动力学响应影响因素,选取合理平衡块曲轴匹配机体以改善整机振动情况是非常有必要的,也是发动机设计研究的一个重要方向。 以某直列四缸高压共轨柴油机为研究对象,建立了不同曲轴平衡块方案的曲柄连杆机构多体动力学模型,研究了不同曲轴平衡块方案对内燃机平衡性和主轴承负荷的影响；同时提取出了较为准确的活塞侧向力和主轴承力等机体激励力；通过ansys软件二次开发功能编程实现了瞬态激励力的加载,通过对机体的动力学响应特性仿真,对比了不同平衡块方案曲轴对机体的振动影响；最后通过机体表面振动实验验证了仿真模型的正确性。 结果表明,随着对连杆大头不平衡质量平衡率增大,各主轴承平均轴承负荷降低,最大轴承负荷增大,最大主轴承弯矩增大；在主轴承座、主轴承隔板和机体裙部位置,最大振动加速度增大,平均振动加速度减小。在空间允许的情况下合理加大平衡块可以有效地降低轴承平均负荷并可以减小机体平均振动加速度,使得整机振动情况得以改善。