基于虚拟样机技术的16V240ZJ型柴油机振动分析

【摘要】： 柴油机是内燃机车的心脏,柴油机的曲轴在燃烧爆发压力的交变载荷作用下产生强烈的振动,并通过主轴颈轴承把能量传递给机体,产生辐射噪声。另外,柴油机的许多机构都直接从曲轴获取动力,如配气机构、燃油喷射系统等。曲轴的振动会引起配气相位、供油定时、供油量、点火正时等偏离预期设计,使得燃烧恶化,最终加剧了整个柴油机的振动性能的恶化。应用虚拟样机技术开发柴油机产品是引进、消化、吸收国外先进技术,增强我国柴油机企业自主开发和技术创新能力的有效途径。利用虚拟样机技术,在柴油机的设计阶段对其运动学、动力学、强度、刚度、振动特性进行仿真,可以实现柴油机的总体性能匹配和整体优化;在其改进阶段,针对某一方面的性能进行仿真研究并进行匹配优化,对缩短产品改良周期,降低成本,改进设计质量,提高市场竞争力有重要的理论意义和实用价值。本文以16V240ZJB型机车柴油机为研究对象,建立了该柴油机的动力学虚拟样机整机模型,在虚拟样机的基础上,对柴油机的曲轴轴系扭转振动和整机振动模拟研究,针对影响曲轴轴系扭转振动的相关参数进行了模拟计算。本文涉及到了发火顺序、主轴颈直径以及平衡重等参数对曲轴轴系扭转振动的影响,对比在不同的参数下曲轴系的扭转振动特性,得出改进优化方案,以实现柴油机的总体性能匹配和整体优化。建立了机体在不平衡力及力矩激励下的6自由度模型,对机体的振动固有频率和振型、机体和弹性支撑的强迫振动响应进行模拟计算。并根据国家相关标准,对整机振动水平进行了评价。