原文传递
考虑扭振与喷油提前角耦合的柴油机振动特性研究
| 论文题名： | 考虑扭振与喷油提前角耦合的柴油机振动特性研究 |
| 关键词： | 船舶柴油机;轴系扭振;喷油提前角;瞬时转速;振动特性 |
| 摘要： | 柴油机作为船舶主要的动力源及振动噪声源，其整机结构振动与轴系振动的优劣直接影响了整船的振动噪声水平。同时，在柴油机制造一旦定型的情况下，目前多是通过隔振、吸振等外围手段进行振动控制，效果受限。发达国家在柴油机设计阶段采用精确预测与优化设计方法来控制柴油机振动，精确预测是核心技术既不公开也不出售，本文试图探索柴油机振动的高精度预测方法，形成自主知识产权的预测技术。论文的主要研究工作有: 以中高速四冲程柴油机为研究对象，在假设柴油机气缸压力各循环周期不发生变化且柴油机运行转速均匀的传统思想下，分别建立了中高速四冲程柴油机轴系扭振及机体振动预测模型，与试验结果对比，发现在轴系扭振及表面振动频谱中主要特征频率位置的峰值计算结果与测试值吻合较好，但未能准确解释试验结果中主要特征频率周围所出现旁瓣频率峰值。 分析了柴油机轴系扭振与喷油提前角的关联机制，得到了柴油机轴系扭振微分成瞬时转速，并通过控制器修正瞬时喷油提前角，进而改变喷油正时影响缸内燃烧激励，再次影响轴系扭振的闭环耦合作用机理。提出了考虑轴系扭振与喷油提前角闭环耦合作用的轴系扭振计算模型，预测了轴系扭振频率中主要特征频率周围出现的旁瓣频率峰值，提高了轴系扭振预测精度，在4190型中高速四冲程柴油机中对所提出模型进行了验证。 改进了中高速四冲程柴油机机体振动预测方法，考虑了轴系扭振的耦合作用，分析了轴系扭振与喷油提前角耦合对曲柄连杆机构复杂动力学的影响，建立了考虑轴系扭振与喷油提前角耦合作用的机体振动预测模型，得到了线谱更加丰富的机体振动预测结果，提高了中高速四冲程柴油机在宽频带内的振动预测精度，利用4190型中高速四冲程柴油机验证了所提出预测方法的准确性。研究了喷油提前角、联轴器刚度等参数对轴系扭振及机体振动的减振能力，得到了不同喷油提前角与联轴器刚度对轴系扭振及机体振动的影响规律，在保证柴油机性能的条件下给出了有效的减振方案。 针对低速二冲程柴油机与四冲程柴油机动力学表现的不同，设计了适用于低速柴油机的振动预测方法，建立了考虑轴系扭振对十字头-曲柄连杆机构动力学影响的低速柴油机振动预测模型，提高了低速二冲程柴油机本体及其EGR(ExhaustGasRecirculation)子结构装置的振动预测精度，指导了6EX340型低速二冲程柴油机的振动设计，利用此模型诊断治理了低速二冲程柴油机EGR子结构装置的异常振动，保证了EGR子系统的正常运行。 |
| 作者： | 倪世威 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 李玩幽 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2021 |
检索历史
应用推荐
