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联轴器对内燃机轴系扭振影响及减振研究
| 论文题名： | 联轴器对内燃机轴系扭振影响及减振研究 |
| 关键词： | 扭振特性;内燃机车;动力总成;联轴器;有限元模型 |
| 摘要： | 在“一带一路，铁路先行”的理念提出以后，内燃机车的发展迎来了新的机遇与挑战。内燃机轴系中联轴器是连接轴系并传递扭矩的关键部件，在内燃机车实际运行过程中，轴系启动工况发生扭转共振以及联轴器失效的现象频频出现，因此轴系中联轴器的使用关系到轴系的安全性与可靠性，具有重大的研究意义。 以典型内燃机车动力总成轴系联轴器为研究对象，对比了大刚度联轴器与高弹性联轴器的参数特性，采用轴系扭振仿真计算与扭振测试相结合的方法，研究了联轴器对内燃机轴系扭振特性的影响。结合仿真计算与试验结果，分析得到了定刚度橡胶联轴器、弹簧阻尼联轴器和大刚度联轴器对应的内燃机轴系的扭振特性，研究了三种联轴器与轴系的优化匹配策略。三种联轴器轴系的联轴器扭振模态均避开了内燃机的3.0主谐次激励，但是内燃机的6.0谐次或1.0与0.5等低谐次激励会与轴系产生共振。 针对弹簧阻尼联轴器主、被动端碰撞力矩难以测试的共性问题，提出了一种基于动态扭角差和角加速度的联轴器受力测试方法，对轴系联轴器动态扭角差和受力进行了测试分析，获得了轴系联轴器的扭振交变力矩、过渡工况惯性力矩和碰撞力矩。试验发现，弹簧阻尼联轴器启动工况最大交变扭角差峰-峰值达到31°，联轴器主、被动端最大扭转角度为15.7°，证实了在启动工况下弹簧阻尼联轴器主、被动端可能会有短暂的碰撞现象，对应最大惯性力矩达到了9914Nm。 针对弹簧阻尼联轴器在实际应用中出现的失效情况，校核了联轴器花键套螺栓预紧力，建立了弹簧阻尼联轴器的有限元模型，采用联轴器的扭角差测试结果对联轴器受力分析得到联轴器在启动工况受到的最大惯性力矩，分析联轴器失效处的应力情况，应用S-N法估算了联轴器的使用寿命，失效处应力值虽然小于联轴器的屈服极限但是大于其疲劳强度极限，因此可能造成联轴器的疲劳破坏。 提出了一种轴系采用连续变刚度联轴器的优化匹配策略，并在某型内燃机轴系中得到了成功应用。轴系匹配连续变刚度联轴器，不仅能使轴系主要模态频率避开内燃机3.0与6.0等主简谐激励频率，还可避免1.0和0.5谐次等低谐次扭振共振，使轴系各部件的扭振幅值得到有效控制，故障工况下轴系扭振幅值也满足限值，启动工况下联轴器两端的扭角差也得到了明显优化。 综上所述，本文提出的基于动态扭角差和角加速度的联轴器受力测试方法，可用于联轴器常规受力及碰撞力矩的测试，对不同联轴器各工况进行了受力分析;提出了一种轴系采用连续变刚度联轴器的优化匹配策略，取得很好的轴系扭振优化结果。 |
| 作者： | 汪自强 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 闫兵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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