活塞二阶运动对非道路高压共轨柴油机振动及噪声影响分析

发布时间：2024-02-20 04:17

　　活塞敲击是柴油机主要的振动和噪声源,其主要原因是活塞在其与缸套的间隙中做横向和偏摆的二阶运动,因此研究活塞设计参数对活塞二阶运动的影响,优化活塞动力学特性,对于发动机减振降噪具有重要意义。以某非道路四缸高压共轨柴油机为研究对象,建立活塞动力学计算模型以及整机多体动力学计算模型,通过机体和曲轴的模态试验,验证了有限元模型的准确性;采用正交设计方法,研究了活塞销偏置量、活塞裙部中凸点位置、配缸间隙对活塞动力学、整机振动与噪声的影响。研究结果表明:活塞配缸间隙对活塞敲击能量、活塞敲击力、活塞所受力矩影响最大;对发动机振动噪声敏感性分析显示,活塞销偏置是影响发动机振动与噪声性能的关键因素。

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【部分图文】：

图1活塞动态受力示意图

式中:mc为活塞质量;Θc为活塞体绕活塞销轴线的转动惯量;Fgc为活塞质量力;Fgas为气缸内气体力;Fr为活塞环组与活塞的接触力;Fci为活塞在主推力和次推力侧接触力;Fpin为活塞销上的载荷;Flink为连杆小头处附加载荷;Mc为侧向力引起的活塞体绕销轴扭矩;Mgc为质量引起....

图2标定工况活塞顶测试温度分布图

在发动机运行的过程中,过高的缸内温度,使得活塞产生热变形,使得工作过程中的热态型线与设计图纸上的冷态型线不一致,对活塞动力学特性影响较大。为了得到活塞准确的热力学计算边界条件,需对活塞进行温度测试,获得活塞实际工作状态下的温度分布,为活塞动力学特性仿真提供准确的边界条件。图2所示....

图3活塞温度场分布

将活塞温度测试结果作为热力学计算边界条件,应用有限元软件ABAQUS对额定工况下活塞进行有限元分析。图3分别为计算得到的活塞顶面与沿活塞轴向高度分布的温度场。从图3可知,活塞顶面从燃烧室喉口往外半径逐渐增加,温度呈现降低趋势。其中活塞顶面最高温度主要分布在燃烧室喉口区域,最高达到....

图4活塞综合变形

有限元计算得到活塞综合变形如图4所示。由图4可知,燃烧室内的变形量较活塞顶面的变形量小,且顶面的变形量分别向主推力侧(TS)和次推力侧(ATS)呈梯度增大;从活塞顶部到裙部中段,活塞变形量逐渐减少;从裙部中段到底部,变形呈增加趋势;ATS侧与TS侧变形相似;活塞最大综合热变形量....

本文编号：3903828