[發(fā)明專利]一種V8型柴油機(jī)雙軸平衡設(shè)計(jì)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710476277.5
• 申請(qǐng)日: 2017-06-21
• 公開（公告）號(hào): CN107448546A
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖民;錢志鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué);江蘇科技大學(xué)海洋裝備研究院
• 主分類號(hào): F16F15/24
• 分類號(hào): F16F15/24;F16F15/26;G01M15/12
• 代理公司: 北京一格知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11316
• 代理人: 滑春生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及平衡軸的設(shè)計(jì)方法，特別涉及一種V8型柴油機(jī)雙軸

平衡設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

V8型柴油機(jī)存在較大的不平衡慣性力，且傾覆力矩在復(fù)雜的周期變化中，具有較大的變化幅度。活塞的側(cè)推力通過氣缸作用在機(jī)架上，使柴油機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)，平衡難度較高。如果不采取相應(yīng)措施予以消除或衰減，則會(huì)造成柴油機(jī)整機(jī)的振動(dòng)超標(biāo)，使柴油機(jī)無法安全可靠的運(yùn)行，引起緊固連接件的松動(dòng)或過載，導(dǎo)致相關(guān)儀器和設(shè)備的異常損壞。良好的平衡機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法是研制出平衡機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵，本專利提供理論設(shè)計(jì)與動(dòng)力學(xué)仿真相結(jié)合的方法對(duì)雙軸平衡機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，兩者的結(jié)果可以相互驗(yàn)證，并且能夠從多方面對(duì)平衡效果進(jìn)行評(píng)估。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種V8型柴油機(jī)雙軸平衡設(shè)計(jì)方法，采用理論設(shè)計(jì)與動(dòng)力學(xué)仿真相結(jié)合的方法對(duì)雙軸平衡方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，兩者的結(jié)果可以相互驗(yàn)證，并且能夠從多方面對(duì)平衡效果進(jìn)行評(píng)估。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種V8型柴油機(jī)雙軸平衡設(shè)計(jì)方法，其創(chuàng)新點(diǎn)在于：采用理論設(shè)計(jì)與動(dòng)力學(xué)仿真相結(jié)合的方法，運(yùn)用傳統(tǒng)的柴油機(jī)平衡性能計(jì)算對(duì)各種氣缸夾角、不同曲柄下的柴油機(jī)進(jìn)行平衡性能計(jì)算，選擇最適合V8型柴油機(jī)的氣缸夾角及曲柄方式，在此基礎(chǔ)上計(jì)算出柴油機(jī)的傾覆力矩，并進(jìn)行曲線的擬合及諧波分析；建立柴油機(jī)的多剛體模型并進(jìn)行傾覆力矩的仿真測(cè)量，與理論計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行比對(duì)從而驗(yàn)證所建模型的準(zhǔn)確性；根據(jù)柴油機(jī)的平衡特性設(shè)計(jì)合適的空間布置方式，并通過動(dòng)力學(xué)仿真對(duì)平衡效果進(jìn)行驗(yàn)證；為了能夠抵消二階往復(fù)慣性力的同時(shí)，最大限度的衰減柴油機(jī)的傾覆力矩，需對(duì)平衡軸的相位角進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)完成后重新建立平衡軸模型加裝到多剛體模型，對(duì)平衡前后的傾覆力矩進(jìn)行對(duì)比；根據(jù)平衡軸的慣性力對(duì)平衡軸的質(zhì)量分布、截面形狀及參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)；最后從傾覆力矩的變化及振動(dòng)烈度速度值兩個(gè)方面對(duì)雙軸平衡的效果進(jìn)行驗(yàn)證。

進(jìn)一步地，進(jìn)行平衡軸空間布置設(shè)計(jì)，所述平衡軸布置方式為水平布置或V軸鏡面對(duì)稱布置中的一種。

進(jìn)一步地，所述平衡軸布置方式，作為優(yōu)選為V軸鏡面對(duì)稱布置。

進(jìn)一步地，進(jìn)行平衡軸相位角設(shè)計(jì)，所述平衡軸的相位角是通過平衡軸附加力矩與柴油機(jī)傾覆力矩二階正弦項(xiàng)相互抵消而計(jì)算出來的。

進(jìn)一步地,進(jìn)行平衡軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，所述平衡軸包括四個(gè)平衡塊，所述平衡塊采用多點(diǎn)支撐的辦法以減少平衡軸在重力作用下所產(chǎn)生的變形，且平衡塊的截面為扇形結(jié)構(gòu)；根據(jù)平衡軸的旋轉(zhuǎn)慣性力設(shè)計(jì)扇形平衡塊的半徑和厚度，設(shè)計(jì)完成后重新建立平衡軸模型并加裝到V8型柴油機(jī)多剛體模型中檢驗(yàn)其平衡效果。

進(jìn)一步地，對(duì)柴油機(jī)的振動(dòng)情況進(jìn)行仿真測(cè)量及評(píng)估，所述振動(dòng)烈度速度值的測(cè)量，主要是將機(jī)架支座進(jìn)行柔性化處理，建立剛?cè)狁詈夏Ｐ?，從而?duì)柴油機(jī)機(jī)架上及支座上進(jìn)行振動(dòng)速度曲線的仿真測(cè)量。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明結(jié)合理論設(shè)計(jì)及動(dòng)力學(xué)仿真對(duì)雙軸平衡進(jìn)行設(shè)計(jì)，兩者之間得到的結(jié)果可以進(jìn)行比對(duì)，從而驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的合理性，設(shè)計(jì)完成之后，從傾覆力矩的變化及振動(dòng)烈度速度值兩個(gè)方面對(duì)平衡軸的平衡效果進(jìn)行評(píng)估；各階段結(jié)果相互驗(yàn)證，不僅能保證設(shè)計(jì)方案的正確性，還能保證設(shè)計(jì)方案的合理性和良好的平衡效果。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1為本發(fā)明V8型柴油機(jī)的傾覆力矩曲線擬合示意圖。

圖2為本發(fā)明V8型柴油機(jī)多剛體模型結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明V8型柴油機(jī)中雙平衡軸的水平布置示意圖。

圖4為本發(fā)明V8型柴油機(jī)中雙平衡軸的V軸鏡面對(duì)稱布置示意圖。

圖5為本發(fā)明水平布置平衡軸安裝前后傾覆力矩變化曲線對(duì)比圖。

圖6為本發(fā)明V軸鏡面對(duì)稱布置平衡軸安裝前后傾覆力矩變化曲線

圖7為本發(fā)明V8型柴油機(jī)中平衡軸的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為圖5中平衡軸中平衡塊的截面示意圖。

圖9為安裝平衡軸前后傾覆力矩變化對(duì)比圖。

圖10為本發(fā)明V8型柴油機(jī)剛?cè)狁詈鲜疽鈭D。

圖11為安裝平衡軸后X方向上柴油機(jī)振動(dòng)烈度速度曲線示意圖。

圖12為安裝平衡軸后Y方向上柴油機(jī)振動(dòng)烈度速度曲線示意圖。

圖13為安裝平衡軸后Z方向上柴油機(jī)振動(dòng)烈度速度曲線示意圖。

具體實(shí)施方式

下面的實(shí)施例可以使本專業(yè)的技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。

實(shí)施例