文档介绍：2009 年 LMS 中国用户大会论文集

V6 柴油机曲轴扭振试验研究

马维忍姜建中张文炬张满良郭九大

(北汽福田工程研究院整车性能中心北京 102206)

摘要:利用 LMS 测试系统进行了 V6 柴油机轴系扭转振动的测试和分析研究,从试验分析角度阐述了 V6 发动机轴系扭转振
动特性。试验研究结果表明,V6 发动机曲轴扭振谐次、3 谐次、谐次、谐次等强谐次特征较明显,其 1 谐次和
2 谐次扭振也较大,但在整个转速范围内,曲轴扭转振动没有明显的共振特征。
关键词: 柴油机曲轴扭转振动试验

高转速、大爆发压力发动机的普遍使用,使曲轴的扭转力矩、往复惯性力、离心惯性力急剧上升;另
一方面为了满足车辆乘座舒适性的追求,车用附件大量增多,而这些都直接从曲轴上获取动力。因而曲轴
的外加激励力矩增多,工作应力上升。因此,为了提高曲轴工作的可靠性,对柴油机轴系的振动开展分析
研究和控制是非常必要的。
内燃机轴系的扭转振动是影响该动力装置安全运行的重要因素之一。内燃机动力装置中实际存在的扭
振问题在上世纪初才开始注意到的,在一九零零年前后,各种断轴事故的分析报告及有关文章逐渐出现,
扭振现象开始引起了广泛的关注。一九一六年德国学者盖格尔(Geiger)发表了用机械式盖格尔扭振仪测
量轴系扭转振动的文章,使扭转振动的研究开始进入实测和实验阶段,并逐步形成计算分析和处理扭振实
际问题的一套经验上的和初步理论上的方法。从六十年代到八十年代,是扭振研究全面蓬勃发展时期。近
年来,随着计算机技术和测试技术的飞速发展,大型有限元软件及相关精密仪器的普及。许多学者运用有
限元法、试验方法和动态刚度矩阵方法研究了曲轴的振动特性以及曲轴振动与机体振动之间的关系。本文
通过试验研究对 V6 柴油机扭转振动进行了研究。
1 曲轴扭转振动试验系统
内燃机曲轴受到众多激励作用,振动表现形态上从而就呈现多样性。曲轴扭振试验系统如图1所示。
扭振信号通过非接触电磁传感器触发采集,数据采集采用LMS测试系统。本次试验对象是V6柴油机。

图1 曲轴扭转振动测试系统
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2 轴系扭转振动试验分析
通过 LMS 测试系统虚拟通道进行扭转振动信号的采集和分析,直接进行数据处理分析,可得到各个转
速工况下和不同谐次下的扭振特性。
轴系扭转振动试验结果
V6 柴油机轴系在工作转速 800rpm—2100rpm 下扭振特性见图 2,反映了其在不同谐次下的扭振特性。

图 2 V6 柴油机曲轴扭振谐次分析瀑布图

从图 2 可以看出,在整个转速范围内, 谐次下的扭振幅值远远大于其他谐次下的扭振幅值,3谐次、
谐次和谐次的扭振幅值也较大。

图 3 V6 柴油机曲轴扭振的幅频曲线

V6 发动机在 500Hz 下的扭振特性见图 3。可以看出在 500Hz 下,看不出其显著的共振特征。下面详细
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分析其扭振特性。从图 4 可以同样看出,在整个转速范围内, 谐