发动机振动范文（精选10篇）

发动机振动 第1篇

随着汽车工业的技术进步以及人们对环境和乘车舒适性要求的提高,呼唤着我国须尽快修改完善汽车噪声标准体系。近30年来,人们在发动机的噪声机理和降噪技术领域中,无论是噪声源识别、低噪声燃烧系统、低噪声结构优化、阻尼降噪技术,还是零部件降噪技术等方面均取得了令人较满意的成果,各种车辆噪声普遍降低了10dB左右。尽管如此,就发动机的发展而言,最具挑战的还是解决排污和噪声,目前要求减少发动机噪声的压力除了表现在日益严格的法规外,客户对舒适性的重视也推动各个厂家去提高自己产品的NVH性能。

发动机在标定工况下的1m噪声级(台架上发动机位置距地面lm处)与轿车或者载货车的行驶噪声之间有一个平均衰减差值,发动机在标定工况下的1m噪声级必须控制在95～97dB (A)之间才能可靠地满足欧盟噪声法规定的轿车77dB(A)载货汽车83/84 dB (A)的要求,而为了满足欧盟最新的噪声法规规定的轿车噪声74dB (A)和载货汽车79/80 dB (A)的要求,即使在考虑了各种降噪措施后发动机标定工况下的1m噪声级必须控制在93～95dB (A)之内。

对乘用车而言,发动机在标定条件下,其lm噪声一般控制在94～96dB (A),不超过96dB (A)。若整车未采取额外的屏蔽措施,则发动机1m噪声还应控制在94～95dB (A)或以下。如今,随着技术的进步和法规的发展,对发动机的lm噪声提出了更高的要求。

目前,我国的发动机lm噪声水平还很难达到国外同类产品的水平,汽油机一般在96dB (A)以上,柴油机一般在100dB (A)以上,发动机的噪声水平整体偏高。发动机的很多振动噪声问题都是设计出来以后才发现的,设计人员往往忽视了在设计起始阶段就应该考虑的振动噪声问题。

发动机噪声的控制

图1所示为发动机噪声的辐射简图,总的来说发动机噪声主要可分为三类:燃烧噪声、流体动力噪声和机械噪声。进气噪声、排气噪声和风扇噪声属于流体动力噪声;发动机内部燃烧爆发压力产生燃烧噪声;内部零件在运动机械力作用下产生机械噪声,机械噪声主要是活塞敲击噪声、气门机构噪声、供油噪声和齿轮噪声。燃烧噪声、流体动力噪声、机械噪声最终通过发动机的表面辐射出去,发动机的表面辐射频率一般在1 600～3 000Hz之间,控制该频段的噪声对发动机降噪极其重要。

振动噪声的控制离不开对激励源、传递路径、响应三个方向对振动噪声的消除和阻隔,目前主要采取主动和被动的控制方式来降低发动机的噪声。主动的控制方式主要是从控制激励源,被动的控制方式主要是在振动噪声的主要传播路径上对其控制以达到阻隔和削弱振动噪声的输出响应。

(1)主动控制方式是最直接的控制方式。

比如可以采取提高燃烧室的温度,缩短滞燃期,提高进气温度和燃烧室温度,提高预喷时间隔和预喷量等措施来降低燃烧噪声。采用活塞销孔偏置,如向主推面偏移,减小活塞冷态配缸间隙,采取调节活塞,采用横向隔热槽降低机械噪声,通过消声器来降低进排气系统的流体动力噪声。另外,通过优化结构,降低发动机结构振动,通过减小激励力的幅值,避免激励频率与发动机结构频率重合或者接近,提高模态刚度和阻尼可以有效降低发动机的结构振动。不管何种措施控制目标是降低机体表面振动速度和声辐射。

(2)被动的控制方式是最易于实现且最方便的控制方式,特别是在结构定型的情况下。

比如采取屏蔽措施,发动机表面噪声阻隔在屏蔽空间内,增加噪声在传播过程中的衰减,采用隔声罩,在管路中采用消声器、基础间加装隔振器,在壳体外粘贴黏弹性材料以及在金属件间加入隔声材料和吸声材料等。新材料新技术的运用对于降低振动噪声水平起着十分重要的推进作用,近年来发展的声子晶体技术、电磁流变技术、新型高阻尼合金等逐渐应用在降噪减振领域,取得了良好效果。

通常噪声的控制是主动和被动控制的结合,在主动控制难以实现的情况下,采用被动方式,特别是对于已经设计成型的产品,采用被动的降噪方式可以降低噪声的同时达到降低改造成本。随着计算机技术的发展,专业的发动机模拟仿真软件GT-POWER、机械系统动力学分析软件ADAMS、发动机系统动力学分析软件EXCITE,有限元分析软件NASTRAN和LMS.virtual lab等的应用,大大提高了低噪声发动机开发的效率,成为开发低噪声发动机的重要工具。在发动机的设计阶段采取试验和仿真相结合的手段,合理优化结构,降低结构共振风险,对主要部件和整机进行模态分析和声辐射分析,从而从源头上达到最优的NVH性能。

发动机噪声控制目标

近些年来,国内在车内外的噪声控制主要是从降低声压级的角度出发,大多采取声压级来评价噪声。这样的评价方法并不能真实地反应产品的NVH性能,声压级大的不一定听起来不舒服,声压级小的也不一定悦耳,因为同样大的声压级所展现的声音质量是不同的,用声品质来描述声音质量这一概念,有些感觉舒适悦耳,有些令人厌恶,不可接受。人对噪声的感受不仅仅取决于声压级,还有声音的响度、尖锐度、粗糙度等与频率分布有关的参数。

国外在评价NVH性能时往往是主观客观相结合,比如国外在进行声音主观评价时将其划分10个不同等级,对每个等级进行打分,由专业的声品质评价工程师进行评价,在结合客观实测数据给冲综合评价。总的来说,发动机的噪声控制既要降低声压级还要保证声压级随着转速变化的线性关系,同时应该让声音频率的基础幅值分量分布均匀,避免个别频率幅值特别突出。做好各零部件之间的模态匹配以及控制系统和机械系统的匹配,根据整车的NVH水平目标,合理安排发动机的NVH目标,在开发过程中设置模态管理的目标,抓住主要振动噪声的主要贡献源,有的放矢,做到动力性、可靠性、振动舒适性、经济性综合考量。

结语

矿山机械发动机振动控制技术分析 第2篇

矿山机械发动机振动控制技术分析

振动和噪声是工程机械工作时的两大公害.发动机是工程机械主要振动源.发动机振动的.传播直接影响到工程机械的整机可靠性和使用寿命,同时也使司机的乘坐舒适性变差,降低工作效率.必须采用一些有效方法来减少振动.文章从控制振源、隔振措施等方面论述了工程机械发动机的减振技术,提出了由被动减振到主动减搬起石头砸自己的脚的基本思路,指出了工程机械减振的可行方法,以及今后的研究方向和可能的发展.

作 者：任树贵 作者单位：黑龙江省鸡西矿业(集团)矸石热电厂刊 名：中国科技博览英文刊名：CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY REVIEW年，卷(期)：“”(13)分类号：U263.13关键词：工程机械 发动机 振动控制 技术 分析

汽车发动机曲轴纵向振动的研究 第3篇

关键词：扭转振动；交变应力；共振；疲劳磨损

引言

随着近些年来，人们生活水平的不断提高，人均汽车拥有量也不断提升。同时人们对于汽车的舒适性也提出了较高的要求，而汽车发动机曲轴纵向振动是最影响汽车综合性能的因素，因此通过降低汽车发动机曲轴纵向振动，可以延长发动机的使用寿命。发动机的纵向振动一般非为两类，一类是由于动平衡失调带来的脉动循环，产生循环往复的惯性力和惯性力矩，引起发动机整体的振动。另一类是发动机本身在不同工况下工作时，由于力和力矩的波动所带来的扭转振动。因此改善发动机工作时产生的振动，提高发动机的设计水平具有十分重要的现实意义。

1.研究背景和意義

汽车在人们生活中扮演着重要的角色，丰富了人们的生活，方便了人们的出行。但是汽车却容易因为发动机曲轴纵向振动而产生一些列问题，因此研究发动机曲轴纵向振动具有普遍的现实意义。经过该轴的扭转振动引起的交变应力，在发动机运转过程中并造成疲劳的积累过程中，最终将建立一轴或多轴系组件联系的突然中断，这突如其来的意外扭转振动也使事故的后果已经严重，往往损失惨重。此外，由于较长的曲柄轴的扭转刚度较小时，一个大的转动惯量以及在扭转振动容易激发的激励频率范围的扭矩的固有频率范围内，产生共振现象，所以这是一个巨大的动态扭转振动放大，从而引起较大的的噪音，曲轴断裂的其它部分磨损增大将导致再次出现事故和严重的发动机损坏问题。发动机曲轴的扭转振动系统，不仅影响其自身的动作，将被传递到传动离合器、传动轴、驱动桥，影响其工作寿命，甚至导致各种失效模式。可见，轴系扭转振动是影响该轴的安全运行的一个重要问题，因此轴系扭振的研究具有重要的意义。

2.产生汽车发动机曲轴纵向振动的原因

所有的曲轴和旋转机械都会产生振动。振动的产生是无法避免的，也不是曲轴本身的问题：经设计者（以及电动机设计者）设计的泵能承受正常限度内的振动。这些振动限度随泵的类型、安装配置、供电要求、旋转速度以及泵送的液体等的差异而发生变化。汽车协会出版了美国国家标准协会（ANSI）所采用的一整套标准，其内容涵盖了振动动力学、测量标准以及允许限度。该标准为ANSI/HI 9.6.4。确立基准参考值、确定限度以及将振动测量值并入预防性维修计划等，通常将在振动引起重大故障或其他无法预知的后果之前保证泵的正常务。但是振动本身并不是"根本性问题"：振动由泵内部或系统内部的某个部件引起。由上述任一类原因引起的振动通常将导致其加剧达到一个将导致另一原因下出现故障的水平。

轴系设计计算、检查计算以及事故分析和安全轴运行具有十分重要的的现实意义。完善可能造成后果的最直接和最有效的方法是以提高发动机的设计水平，使经过润滑发动机的振动 更顺畅，工作更加平稳。例如使用一个合理的多缸布局和依次顺序排布，以保证动平衡。 然而，由于往复式发动机的运行特性，导致发动机的工作不是完全固定的，从并且使得只用一个曲轴来尽可能地减小从发动机的设计点这个工作是不稳定的，可能通过这种不均匀带来了震动。造成的风险是由于生成的发动机轴扭振其主要是共振和其它传动部件扭转振动传递和放大等造成的，因此，有针对性的措施，是为了避免总振动，消除扭转振动隔离。避免共振方法是尽量避免发动机曲轴的操作速度和曲轴的扭转临界转速振动相吻合。安装在曲轴的扭转阻尼器是是主要措施以消除扭转振动及隔离共振频率。因此在利用设计使发动机曲轴扭振减振器合理采用有效的方法，具有十分重要的意义。

3.解决汽车发动机曲轴纵向振动的措施

为了平衡曲柄连杆机构因作功间隔大而产生的惯性力，设置了双平衡装置。要求装配时，必须严格保证正时齿轮和平衡曲轴齿轮的所有记号一一对准。只有这样才能使发动机惯性力平衡。保证发动机的平稳运转。发动机曲柄连杆机构惯性力失衡导致双平衡轴不起平衡作用，引起了发动机振动。

找I缸的压缩上止点：将正时螺栓插入飞轮壳上的孔中，压向飞轮。逆时针转动曲轴，直到正时螺栓插入飞轮上的孔中，压向飞轮。逆时针转动曲轴，直到正时螺栓插入飞轮上的孔中，停止转动。卸下气门罩盖，查看I缸的两个气门，如果I缸活塞处于压缩行程的上止点位置，则两个气门都应该关闭，此时用手可以上下扳动摇臂。如果扳不动摇臂，则从飞轮上卸下正时螺栓，逆时针转动曲轴3600。并装上正时螺栓，此时为I缸压缩行程的上止点（如果正时螺栓插入飞轮后，卸下高压油泵的正时盖，能够将正时销插入喷油泵凸轮槽中，也可以断定此时I缸处于压缩行程的上止点）。

在发动机曲轴箱的底部，中间一道大瓦的两边各有一螺栓孔，用手转动平衡轴，当轴上的凹面部分对准螺栓孔时就拧入螺栓，以抵住平衡轴的凹面，使平衡轴不能转动。将曲轴、平衡轴都定位后，再装上机油泵，无需对正记号。最后，拆掉使平衡轴定位的螺栓即可。

4.结语

曲轴扭转振动是最有害的发动机振动，扭转振动的连续轴或轴系统上的零部件突然断裂将导致严重的机械事故。此外，由于较低的轴振动的扭转振动本身的固有频率，容易产生共振，从而使动态扭转振动被放大，引起更大的的噪声。因此，轴系纵向振动问题是影响轴的安全运行的重要问题，对研究轴系扭振的研究具有非常重要的使用价值。

参考文献：

[1]宋天相，王义，宋希庚等.长行程船用柴油机轴系轴向振动特性的分析.大连理工大学学报.1995.135（3）.

[2]傅鲁华，吕兴才，张寅豹.内燃机曲轴振动研究的内容及方法[J].拖拉机与农用运输车， 2004，4：6-8.

[3]郝志勇，段秀兵，程金林.柴油机曲轴轴系的柔性多体动力学仿真分析[J]. 铁道机车车辆， 2003， 23（S1）： 86-89.

发动机振动信号采集系统的设计 第4篇

由于发动机技术的不断更新和发展, 传统的诊断仪器所具有的功能单一、携带不便、价格昂贵的特点, 已经不能满足人们诊断的需要。此时虚拟仪器技术便产生了, 它和PC机来构成了数据采集系统和诊断系统。其中数据采集电路用来完成信号的获取与控制, PC机来完成信号的处理存储和显示功能。由数据采集卡、PC机和测试系统软件即可构成一台虚拟的仪器 (Virtual Instrument, 简称VI) , 在实现传统仪器功能的基础上可以通过改进代码来增加诊断功能[1]。

1 发动机振动信号采集系统研究

1.1 信号采集系统软件介绍

发动机振动信号的采集系统软件由主控程序的数据采集和数据读取两部分组成, 数据处理部分的功能有信号分析处理、参数计算显示和特性曲线的绘制[2]。

本系统设计用的开发环境是Lab VIEW8.0, 我们可以通过软件编程来实现所需要的功能。

1.2 程序的前面板设计

前面板是发动机振动信号采集系统的虚拟仪器前面板, 有对试验过程中的各种数据进行实时显示的模块。发动机振动信号的采集系统程序界面应该有如下功能:

(1) 测试系统开始后, 在前面板1输入采集数和模拟参数, 然后点击初始化按钮, 数据采集卡完成初始化并新建采集任务, 而后点击界面上的开始按钮, 正常工作指示灯变绿, 表示工作正常, 对信号调理电路输出的模拟量按既定的采样频率采集, 程序将采集到的数据显示成波形图和图表, 点击保存按钮, 保存采集的数据, 点击停止按钮后, 程序完成剩下的一系列动作。

(2) 采集完成后, 将前面板窗口切换到前面板2进行信号的读取分析。当测试系统运行后, 设置时间延迟参数, 而后点击读取信号按钮, 正常工作指示灯变绿, 表示工作正常, 窗口中显示保存的信号和信号的实时幅度谱分析图像。点击停止按钮后, 系统停止运行。

1.3 数据的获取程序功能分析

发动机振动信号数据采集系统的数据处理和界面显示软件可以分为数据采集卡初始化与创建新的采集任务, 以及程序编写 (G语言) 。其中开始、停止、保存测量结果等多个控件, 每个控件里面又含有某一或某些特定的功能, 共同实现数据采集、分析处理及显示。根据在测试过程中特定的功能, 编写相应的程序。

数据采集任务开始前, 先进行数据采集卡的初始化, 以便创建新的数据采集任务。创建新的采集任务的目的是实现本次数据采集。由于条件有限, 采集得到的数据是通过查阅一些文献资料随机产生的。尽管是随机的数据, 但这些数据是可以通过数据采集卡获得的。

我们也可以通过Labview能够读取的文件类型来采集数据, 将数据编写为软件能够读取的文件的程序框图, 通过仿真任意信号函数节点来输入数据, 并且通过波形来显示出来。这些数据理论上说是从数据采集卡获得的, 从数据采集卡获得的数据与数据采集卡的采样频率有关, 该发动机振动信号采集系统中采用的采样频率为40 KHz, 通过仿真任意信号函数节点输出的波形是整体波形。在仿真任意信号中通过自定义信号数据, 输入查阅得到的数据, 通过该节点将数据保存在文件中, 进而再通过读取测量文件函数节点将文件中的数据读取出来并以动态的图形来显示。

1.4 读取数据文件程序功能分析

通过以上的程序编写可以获得想要的数据文件, 通过随机产生的振动信号便可生成波形图。产生信号的过程类似于实时监测系统, 期间可以对振动信号进行保存。数据读取模块可以实现获取动态波形、保存获得的数据等这样的功能。

1.5 主程序框图分析及编写

该试验系统中使用了两种图形显示控件, 波形图表和XY图。二者的特点不同, 需要用不同的方法来进行初始化操作。

波形图表是显示一条或多条曲线的特殊的数值显示控件, 通常用于显示以恒定的速率采集到的数据, 且其一般一次接收一个点的数据。波形图表使用于实时测量中的参数监控[3]。

XY图是通用的笛卡尔绘图对象, 用于绘制多值函数, 可用于显示任何均匀采样或非均匀采样的点的集合。与波形图表不同的是, XY图能够一次性完成波形显示刷新。XY图输入的数据类型是由两组数组构成的簇, 簇的每一对数据都对应一个显示数据点的X、Y坐标[4]。

该系统可以实现发动机振动信号的采集、分析、保存和读取工作。其程序框图如下图1所示:

2 发动机振动信号采集系统调试

2.1 模拟测试

以上海生产的6135-13型柴油机为例, 利用开发的振动信号采集系统进行发动机振动信号采集试验研究。测试时, 将标定好的3个传感器分别放置在缸盖中间和缸盖两边, 发动机工作正常情况下, 在发动机3种不同转速下模拟发动机振动信号数据, 其模拟曲线如图2所示:

当测得的振动信号电压幅值在0v-2v时, 由图可看出绿色指示灯亮, 表示发动机振动正常。

当测得的振动信号电压幅值在2v-4v时, 由图可看出黄色指示灯亮, 表示发动机振动稍大。

当测得的振动信号电压幅值在4v-6v时, 由图可看出红色指示灯亮, 表示发动机振动过大。

最后导出图像, 得到不同振动情况下的振动信号波形图, 如图3所示:

此时的波形图像中信号电压幅值均在0v-2v, 属于发动机正常振动范围。

此时的波形图像中信号幅值出现2v-4v的电压值, 属于发动机振动稍大的范围。

此时的波形图像中信号幅值出现4v-6v的电压值, 属于发动机振动过大的范围。

2.2 数据读取分析

实时信号采集完成后可通过读取保存的振动信号来进一步分析振动情况, 可实现振动信号再现, 方便作进一步的探讨, 图4是对上述振动信号的读取分析。

当系统运行时, 设置好时间延迟参数, 点击读取信号按钮, 工作正常指示灯亮起, 变成绿色的, 然后图表中变出现了所读取的信号波形及波形的实时幅度谱, 可以进行后续分析, 点击停止按钮, 系统立即停止读取信号, 方便对采集的信号进行分析。

3 小结

本文利用虚拟仪器软件Lab VIEW, 编写了程序框图, 用来实现系统所需功能, 对发动机振动信号的采集、保存与读取。在编制程序时, 充分利用了Lab VIEW层次化、模块化的特点, 将系统功能划分为数据采集、数据分析处理、数据保存以及数据读取等, 首先对各模块分别编程与调试, 然后将各个功能模块的程序联系与组合起来, 并在前面板添加与整理相关的控件, 完成了系统的软件设计, 并完成了软件的调试, 能够实现发动机振动信号采集与分析的功能。

摘要：发动机的振动信号是发动机故障征兆的信息载体, 能够表征发动机的技术状况, 因此对发动机的振动信号进行状态监测, 来发现发动机的故障是一种有效的方法。随着虚拟仪器技术在自动检测、信号采集、仪器控制和测量方面的快速发展, 克服了传统仪器中功能固定、单一、携带不便的缺点, 因此本文充分利用虚拟仪器的特点开发了发动机的振动信号采集系统, 实现了发动机振动信号的采集与分析。

关键词：振动信号,Lab VIEW,信号采集与分析

参考文献

[1]廖开俊, 刘志飞.虚拟仪器技术综述[J].国外电子测量技术, 2006, 2.

[2]明平顺, 杨万福.现代汽车检测技术[M].北京:人民交通出版社, 2002.

[3]郭月强.振动信号的测试与分析及其软件系统的开发[D].北京:北京工业大学, 2002.

某型航空发动机整机振动分析 第5篇

某型航空发动机整机振动分析

针对某型航空涡扇发动机整机振动过大现象进行测量并应用Matlab语言对该发动机振动信号进行了详细的时域、频域、三维谱阵分析.根据发动机转子各故障的典型特征,认为某型发动机振动异常的.主要是因为高、低压转子不平衡和转动件与静止件碰摩造成的.所得出的结论对航空发动机故障诊断有一定的参考价值.

作 者：杨玲 王克明 张琼 YANG Ling WANG Ke-ming ZHANG Qiong 作者单位：沈阳航空工业学院动力与能源工程学院,辽宁,沈阳,110136刊 名：沈阳航空工业学院学报英文刊名：JOURNAL OF SHENYANG INSTITUTE OF AERONAUTICAL ENGINEERING年，卷(期)：25(5)分类号：V263.6关键词：航空发动机 整机振动 转子不平衡 碰摩

发动机振动 第6篇

关键词：发动机,振动,故障

1 基本情况

在飞机日常运行中, 机务维修人员经常遇到机组反映发动机振动值过高的问题, 在航线维护中需要对机组反映的振动值进行分析, 737-700/800系列的飞机上的动力装置是CFM56-7B发动机, 这种型号发动机的正常使用过程中, 随着轴承和叶片的磨损, 燃烧室以及高低压涡轮部分灰尘的积累, 发动机的振动值将会慢慢变大;当然如果有外来物损伤, 如鸟击等, 振动值将会突然增大。本文只讨论在发动机的正常使用过程中, 振动值变大后的处理措施。

CFM56-7B发动机是双转子的发动机, 分为低压转子和高压转子两部分;因此振动也分为低压转子部分的振动和高压转子部分的振动两部分;飞机上指示和记录的是这两者之中较大的一个值 (图1) 。

通常采取风扇叶片配平的方法来对发动机进行配平, 既通过改变配平螺钉来降低N1振动值, 对于CFM56-7B发动机, 有关振动方面的使用限制如下:

(1) 发动机振动值小于3时, 发动机可以正常使用。 (2) 低压转子部分的振动大于3时, 可以通过风扇叶片配平来减小振动值。一般情况下, 振动大于2时就要进行风扇叶片配平。 (3) 高压转子部分的振动大于3时, 必须进行排故。

由此可见, 当低压转子部分的振动较高时, 可以通过风扇叶片配平来减小振动值。在发动机的日常维护过程中, 如果发现发动机的振动值较高 (大于等于3) , 此时应该到机载振动监控器AVM上读取振动值, 如果高振动发生在高压转子部分, 则应对发动机的高压转子部分进行孔探或排故;如果高振动发生在低压转子部分, 则应首先对发动机进行目视检查, 检查风扇叶片, 进口导向叶片和低压涡轮可见部分叶片有无损伤, 然后检查前后收油池磁堵来判断轴承有无磨损, 在以上检查结果都完好的情况下, 最后进行风扇叶片配平来减少振动值。

2 配平方法及原因

风扇叶片配平的方法有三元法和利用AVM进行配平两种方法, 三元法是通过的矢量的平行四边形法则来计算不平衡点, 比较麻烦;而利用AVM进行配平比较简便;因此在航线维护中多利用AVM进行风扇叶片的配平。通过对风扇配平可以快速降低风扇振动值, 震动原因主要由以下几点造成: (1) 燕尾榫头压力面涂层过早脱落; (2) 风扇叶片的轴向移动; (3) 风扇盘的磨损; (4) 风扇叶片缘板胶条损坏。风扇叶片叶根/风扇盘榫槽需要进行定期润滑, 同时需要检查相关的部件, 风扇叶片涂层脱落主要是由于此处的局部挤压应力水平高。

3 机载AVM配平法 (图2)

利用AVM进行风扇叶片配平的步骤如下:

(1) 在需要配平的发动机上记录下配平螺钉的件号的最后三位 (P01-P07或P08-P14) , CFM56-7B发动机有36个配平螺钉, 配平螺钉的位置按照从前往后看逆时针方向 (发动机转动的方向) 数, 叶台上小凹坑对应的配平螺钉是1号。 (2) 在AVM上读取AVM内部存储的配平螺钉的布局, 并与步骤1所记录的发动机上配平螺钉的实际布局相比较, 如果一致, 则继续以下步骤;如果不一致, 则应在AVM上输入实际的布局后再进行以下步骤。 (3) 在AVM的FLIGHT HISTORY目录下读取最近6个航段的振动值, 选取其中振动 (低压转子部分) 最大的一个航段作为不平衡计算的依据。 (4) 在AVM的BALANCE目录下按照方法一 (只提供风扇部分配平方案) 以步骤3所选取的航段为依据进行平衡方案计算。在这里不选用方法二来计算平衡方案, 因为方法二计算出的平衡方案既包括风扇部分的配平也包括低压涡轮部分的配平, 而在航线维护中无法对低压涡轮部分进行配平, 所以选择方法一。 (5) 在AVM上查看计算得到的配平方案并记录下来, 最后如果决定实施配平, 则将配平后的配平螺钉布局保存在AVM内;如果决定不配平, 则不保存。当然也可以在配平后再将配平螺钉的实际布局输入到AVM内。 (6) 按照配平方案对发动机风扇叶片进行配平。 (7) 对发动机进行振动测试 (TEST 7) , 检查配平的实际效果。

4 注意事项

(1) 配平螺钉的位置一定要按照发动机转动的方向来记数。 (2) P01-P07是配平螺钉老的件号, P08-P14是新的件号, 它们之间是一一对应的关系。 (3) 用内六角扳手来拆装配平螺钉, 如果配平螺钉上的内六角孔被拧圆了, 没法拆下时, 可以将发动机前整流锥拆下, 用大力钳夹住配平螺钉的光杆部分将它拧松, 然后拆下。 (4) 当飞机上刚装了一个新的AVM或AVM内的不平衡数据丢失以后, 可以通过地面试车TEST 7来使AVM获得不平衡数据, 以便进行风扇叶片配平。具体步骤如下:

对于CFM56-7B发动机: (1) 根据场温场压查表的静态起飞N1目标值。 (2) 按正常程序起动发动机。 (3) 稳定在慢车至少5分钟。 (4) 将皮托加温开关A或B打开 (防止EEC工作在备用方式) 。 (5) 前推油门至80+/-2%N1, 至少稳定7分钟。 (6) 回收油门至50+/-2%N1, 稳定30秒。 (7) 缓慢前推油门, 并在以下几个N1值处停留至少30秒 (注意不能超过静态起飞N1目标值) :1) 65.0%N1。2) 70.0%N1。3) 80.0%N1。4) 85.0%N1。5) 92.5-97.0%N1。 (8) 按正常程序关车。

5 讨论与总结

本文是针对CFM56-7B发动机配平进行的分析, 在学习配平前应该基本掌握了CFM56-7B发动机的基本结构, 风扇振动的原因及排故措施, 以及AVM配平方法。这种发动机采用了代表最先进技术的宽弦风扇叶片和全权限数字式发动机控制系统 (FADEC) 。与传统型737上配置的CFM56-3发动机相比, 其推力增加了11%, 其噪声远远低于三级噪声标准, 而且它还具有油耗低和维护费用低的特点。风扇是发动机的重要部件, 为发动机提供推力基础, 同时也是发动机的一个脆弱环节。如何合理使用发动机, 进一步防止风扇振动, 不但具有重要的安全意义, 同时也具有较高的经济价值。在日常的航线维护过程中, 要不断地分析发动机原理, 从中找到发动机振动的根本原因, 便于排故。

参考文献

[1]The Boeing Company.B737-600/700/800/900 Aircraft Maintenance Mannual[Z].Illinois:The Boeing Company, 2014.

[2]The Boeing Company.B737-600/700/800/900 System Schematic Mannual[Z].Illinois:The Boeing Company, 2014.

汽车发动机停车振动现象及解决方案 第7篇

汽车发动机中, 应用转子发动机模式, 工作时, 取消了直线运动, 膨胀压力作用在转子的侧面, 直接将可燃气燃烧后的膨胀力转化为驱动扭矩, 将转子的三个面推向偏心轴中心, 获得转动力。其结构图如图1所示。

2 汽车发动机停车振动现象的原因

汽车发动机中, 机组运行中转子故障、轴承磨损问题, 以及换挡故障, 都会导致停车振动, 汽车在运行一段时间后, 振动逐渐增大, 导致转子弯曲或产生新的振力, 导致振动现象。还有就是轴承磨损问题, 导致轴承的支撑力度降低, 工作时就较容易生产很大的工频振动, 从而导致发动机产生振动故障[1]。还有一个引发汽车发动机振动现象的原因就是机组振动的异常, 这样就可能导致轴承缺陷, 导致振动增大, 从而引发汽车发动机的振动故障。在汽车发动机振动故障中, 可以先拆开发动机的后端盖, 并进行装配技术数据的检测, 发现发动机的叶轮与吸入隔板、叶轮迷宫密封环都发生了摩擦, 从而使得发动机的转子产生了振动异常。要将发动机机内的树脂清除掉, 还要及时换掉损坏的机器部件, 对发动机的轴承进行检查, 从而使得发动机转子振动增大, 更换发动机的轴承, 使其轴向间隙保持在0.30 mm, 这样才能满足工作需求。

3 加装汽车振动抑制装置的优势

在汽车发动机中加抑振装置, 针对发动机停车共振特点, 采用短时关闭进气道, 耗减回转惯性能量为出发点, 有效缩短发动机停车时间, 达到抑制振动效果的目的。汽车发动机中加抑振装置, 电磁阀可以克服普通大口径气阀的关闭效率, 合理配置阀体结构, 以及采取合理的驱动与控制方式, 可以有效解决汽车发动机停车时剧烈振动现象, 提升汽车停车稳定性。还有就是在汽车发动机中加装此装置, 可以十分有效地抑制汽车发动机停车振动现象, 也不会影响汽车发动机的动力性能, 极大提高驾驶汽车的舒适性, 提升汽车稳定性。

4 汽车抑制装置在汽车发动机中的应用

汽车发动机在运行时, 对于汽车发动机振动故障的原因, 大都是由多种因素共同作用的结果, 因此应该及时做好汽车发动机振动故障的排查工作, 才能正确判断引起振动故障的原因, 及时作出维修对策, 使汽车发动机可以正常运行。

4.1 设计抑制装置

针对实际中汽车发动机停车振动现象, 采用发动机悬置隔振减振, 虽然可以降低在各种工况下汽车发动机的振动, 但却无法控制停车过程中发动机出现的共振现象, 在汽车发动机中加装抑制振动装置, 采用由抑振电磁阀、辅助连接电路、定时控制器组成的抑制装置, 不仅可以抑制回转机械停车共振, 还可以切断发动机进气管的进气流, 阻碍活塞下行, 使汽车的发动机系统可以快速通过共振频率带熄火停车, 有效地降低停车振动[2]。定时控制器中包括RC定时电路、逻辑判断电路以及功率控制电路, 为发动机保证可靠的工作环境, 还由推、拉电磁铁驱动机构以及阀门主体执行机构组成, 将电磁阀安装在发动机的增压器出气管与进气管间, 抑振电磁阀保持常开状态。

4.2 加装抑制装置

在汽车发动机中加装抑振装置, 在汽车增压器出气管、发动机进气管间, 设计安装抑振电磁阀, 并且安装抑振电磁阀, 确保车辆停车过程中, 不仅关闭发动机油路, 也可以在较短时间内关闭进气道。可以选择性能好的空压机、空气干燥器, 以保持发动机可以有较好的密封性能, 对于制动管路还应该尽量少用管接头, 可以选择有良好密封性的尼龙管, 检查活塞与密封环;具体地说, 抑振电磁阀, 在得电后, 推、拉电磁铁共同驱动, 导致扇形齿轮绕扇齿在一定范围内转动, 克服复位弹簧力, 对于引离合器壳、活塞, 应一起安装到发动机的行星齿轮组上, 并确认其回位弹簧进入活塞弹簧座里[3]。采取油刹结构, 优化设计刹车总泵、分泵、油杯、连接管路, 产生液压制动模式, 用0.29~0.49 MPa压缩空气, 使其吹入到离合器壳油孔内, 确保抑制装置安装完好。

4.3 解决发动机停车振动现象

将抑振装置加装到汽车发动机中, 通过实验验证, 根据GB18276-2000标准, 校正车辆的驱动轮输出率, 检测结束, 在车辆输出功率检测中, 检测时驱动轮两边以及车辆前方不准站人, 还有就是在检验台滚筒高速旋转的时候, 也不可以在检测台上急刹车, 而且对于同一辆车, 也应该避免联系重复的测试。分析汽车在制动过程中回收的电能, 对汽车发动机控制系统进行紧急制动仿真分析, 观察汽车制动特性曲线, 采取制动控制策略, 当汽车制动中的实际滑移率远比目标滑移率大时, 为了防止车轮发生抱死情况发生, 尽快消除误差, 可以快速减小车轮的制动力矩。针对抑振效果采用对比试验方法, 比较汽车发动机安装抑振装置前后的振动幅度, 可以明白抑振装置在汽车发动机中, 不仅可以在断电状态下抑振电磁阀所起的作用, 还可以改善汽车发动机的振动现象, 有效提高汽车发动机振动抑制效率, 有实际应用价值。合理应用软件模拟仿真方式, 加装抑制振动装置, 创新质量控制方法, 利用现代化控制技术, 对监测信息以及汽车发动机振动现象进行全过程的质量监控, 从而可以压缩储能弹簧, 不仅操作起来非常方便, 有效监制在电阻焊接中的电流、压力以及热量参数。在本车辆的制动系统中, 采用的是双管路气制动系, 解除制动设立一套独立的辅助操纵系统, 并且其驻车制动还具有渐进性以及应急制动的特点, 在驾驶员左侧控制箱上就安装有手制动阀, 使操作更加方便, 发挥抑制汽车振动现象的作用。另外, 还需要做好汽车发动机的日常维护工作, 定期检测汽车发动机的油质, 并分析发动机中各段内的压力、转速、温度以及流量等设备参数, 以确定发动机机组的工作点位置, 对于偏离正常工作点的机组应进行相应的数据调整。确保汽车运行中发动机有良好的低速性能, 在汽车低速与空载时也应该有较大的制冷能力;且在汽车高速行驶时, 车辆制动系统中, 制动管路应该尽量少用管接头, 有效提高汽车发动机的密封性。应该降低空调方面的功率消耗, 以提高汽车自身的动力性能。还要随时监视发动机的振动轴位移情况, 认真做好观察记录, 对于异常情况一定要及时分析和采取相应的调整措施, 检查机器各部位的防腐与保温工作, 观察其是否完好, 对于发现破损的地方也应及时进行修复, 改善提高汽车发动机的工作效率。

5 结语

优化汽车发动机设计方案, 可以通过加装气体控制阀门的方法, 采取气动制动模式, 及时查找停车振动现象原因, 并根据故障原因找到处理措施, 在降低生产成本的基础上, 优化解决汽车发动机停车故障, 提高汽车发动机的使用性能与稳定性。

参考文献

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[2]陈成敦.离心式压缩机喘振工况的危害与控制[J].机电信息, 2011 (18) .

发动机振动 第8篇

当前社会环境保护及公害治理方面对汽车低噪声化的要求日益强烈,人们对汽车的舒适性要求越来越高,发动机振动和噪声水平成为发动机及汽车综合性能的重要评价指标之一。往复式发动机由于工作过程的周期性和机件运动的周期性,运转中所产生的旋转惯性力和往复惯性力都是周期性变化的,这些力及力矩如果在机内不能互相抵消,就会通过曲轴轴承和机体传给支架,使发动机产生振动和噪声。对于直列四缸发动机,其一阶往复惯性力是自身平衡的,二阶往复惯性力却不平衡。目前广泛采用双平衡轴机构平衡直列四缸发动机二阶往复惯性力,降低发动机的振动和噪声,但驱动双平衡轴机构的传动齿轮又成了新的噪声源。

本文对某直列四缸发动机(基本参数见表1)双平衡轴机构对整机振动噪声的影响进行分析研究,并提出双平衡轴机构振动噪声优化的方案。

1平衡轴对整机振动影响分析

1.1四缸机惯性力分析

本文涉及的直列四缸发动机(基本参数见表1),各缸点火间隔为180°,燃油喷射顺序为1-3-4-2,旋转惯性力和往复惯性力受力分析分别如图1和图2所示。

四缸机旋转惯性力表达式为:

气缸中心线方向分力为:

垂直于气缸中心性方向分力为:

旋转惯性力合力为:

四缸机往复惯性力表达式为:

一阶往复惯性力为:

二阶往复惯性力为:

式①②③④⑤中:mr为旋转惯性质量;mj为往复惯性质量;n为曲轴转速;ω为曲轴连杆颈角速度,即ω=nπ/60;α为第一曲拐与气缸中心线平面的夹角;r为曲柄半径;λ为曲柄连杆比。

四缸机旋转惯性力和一阶往复惯性力可以实现自平衡,而二阶往复惯性力是发动机主要激振力源,可以采用平衡轴结构辅助平衡。

1.2平衡轴平衡率分析

平衡轴产生的往复惯性合力表达式为:

式⑥中:m为平衡重质量;L为平衡重质心偏心距。

平衡轴平衡率η表达式为:

由式⑦知,通过增大平衡重质量m及平衡重质心偏心距L或减小活塞连杆组往复惯性质量,可以提高平衡轴平衡率η。

1.3平衡轴振动测试

对试验车机舱内正时罩盖处进行振动测试试验,发动机动力性、经济性等无明显变化,振动结果如图3所示,双平衡轴机构对降低整机振动效果明显,且平衡率越高,改善效果越好;发动机采用双平衡轴机构且平衡率达99%,转速3000rpm时,发动机振动GRMS值由2.11g降低至0.15g,降低约93%;转速4000rpm时,整机振动降低约88%。

2平衡轴对整机噪声影响分析

2.1怠速工况噪声测试

分别对试验车怠速不开空调和怠速开空调两种工况下进行怠速噪声测试,分别测试原状态(安装平衡轴)及去平衡轴状态(不安装平衡轴)两种状态下驾驶员右耳声压级,测试结果如图4所示,试验车怠速不开空调工况下,发动机处于去平衡轴状态时,100Hz~6300Hz频率段驾驶员右耳声压级降低4d B(A)(如图4(a)所示);试验车怠速开空调工况下,发动机处于去平衡轴状态时,100Hz~6300Hz频率段驾驶员右耳声压级降低2d B(A)(如图4(b)所示)。

2.2加速工况噪声测试

分别对试验车三档加速和定置加速两种工况下进行噪声测试,分别测试原状态(安装平衡轴)及去平衡轴状态(不安装平衡轴)两种状态下驾驶员右耳声压级,测试结果如图5所示,试验车三档加速工况下,发动机处于去平衡轴状态时,由于二阶及其谐频变大,导致在2074rpm和2770rpm,驾驶员右耳声压级增大4d B(A)(如图5(a)所示),且低频轰鸣声变大;试验车三档加速及定置加速工况下,发动机处于去平衡轴状态时,发动机转速1400rpm以下加速噪声均明显减弱,且2000Hz以上的高频噪声能量均减弱(如图5(b)、5(c)所示)。

3平衡轴机构噪声优化

3.1平衡轴传动系统优化

发动机安装平衡轴机构对降低整机振动效果特别明显,但导致整车噪声增大,分析认为是由于驱动平衡轴机构的传动齿轮造成的。针对传动齿轮系统中间惰轮采用消隙齿轮方案(如图6所示)进行整车噪声试验验证。

3.2平衡轴传动系统优化效果验证

采用优化后平衡轴(平衡轴传动系统中间惰轮采用消隙齿轮)进行整车噪声测试,并与原状态(中间惰轮采用普通斜齿轮)噪声测试结果进行对比(如图7所示)。试验车三档加速工况下,发动机2000rpm以下加速声品质有较大改善,同时2000Hz以上高频噪声降低较多(如图7(a)所示);定置加速工况下与三档加速工况噪声测试结果

基本相同,2000Hz以上高频噪声明显改善(如图7(b)所示)。

4结论

1)由于四缸发动机二阶往复惯性力不平衡,导致发动机产生振动,采用双平衡轴机构可以有效降低整机振动。试验表明,平衡轴平衡率越高,整机振动改善效果越好。

2)由于双平衡轴平衡机构齿轮传动的影响,发动机2000Hz以上高频噪声能量明显增加,因此,优化平衡轴机构传动系统是降低整机噪声的关键。

3)平衡轴机构传动系统中间惰轮优化为消隙齿轮对发动机2000Hz以上高频噪声改善效果明显。

参考文献

[1]周龙保,刘巽俊.内燃机学[M].第二版.北京:机械工业出版社,2005

[2] 杨连生.内燃机设计[M].北京.中国农业机械出版社.1981

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[4] 刘鹏飞,刘伟,梁海龙.发动机双轴平衡机构的设计方法研究[J].机械研究与应用,2012(5):115-120

冲压振动机去毛刺设计 第9篇

本文提出一种适合手机键产品加工去毛刺工艺的设备——手机键冲压振动去毛刺机。其保证前面压铸、机加工后的外形及保证后续防氧化、喷涂的表面处理的精度要求, 符合客户的需求[3]。本文选用气压驱动, 实现连续控制, 采用气缸夹紧, 振动器从横向提供外力, 从而达到去除毛刺的目的。

1 气缸设计

本设计需要两个气缸, 气缸1 的作用是实现压块以及刀具的纵向移动, 气缸2 为振动气缸, 其作用是实现去除毛刺时所要提供的横向力, 当装有刀具的压块与产品接触时, 提供横向的振动力以达到去除毛刺的作用。对气缸结构的要求一是重量轻, 动作灵活、运动速度高、节约材料和减少运动的冲击, 二是要有足够的刚度以保证运动精度和定位精度。气缸设计流程如图1 所示。

根据气缸类型选择安装形式, 根据负载大小和工作压力确定气缸直径, 确定行程大小进一步确定气缸及其结构。本文采用双作用单活塞缸。

1.1 负载力

本文选用型号为SF10×5×20 的弹簧, 由于选择100万回的使用次数, 因此荷重约为78.5 N。共用到10个同类弹簧, 所以弹簧总力为785 N。

由于刮刀与产品接触时, 是有摩擦力的, 每个点的摩擦力估算为11 N, 总摩擦力大约为200 N。因此, 总的负载力估算为985 N。

1.2 气缸行程用力计算[4]

根据气缸推力要求, 选定气缸压力参数及缸径尺寸, 气缸推力计算公式:

气缸拉力计算公式:

式 (1) 、 (2) 中:D为气缸活塞直径 (cm) , d为气缸活塞杆直径 (cm) ;P为气缸的工作压力 (kgf/cm2) ;F1、F2 为气缸的理论推拉力 (kgf) 。上述出力计算适用于气缸速度为50~500 mm/s的范围内。气缸以上下垂直形式安装使用, 向上的推力约为理论计算推力的50%。气缸横向水平使用时, 考虑惯性因素, 实际出力与理论出力基本相等。确定工作的移动距离, 考虑工况可选择满行程或预留行程。当行程超过推荐的最长行程时, 要考虑活塞杆的刚度, 可以选择支撑导向或选择特殊气缸。根据需要选择缓冲形式, 气缸缓冲为无缓冲气缸, 无给油润滑气缸[6]。

1.3 纵向气缸的设计计算与校核

设计任务要驱动的负载大小约为15 kg, 考虑到气缸未加载时, 实际输出力受气缸活塞和缸筒之间的摩擦、活塞杆与前气缸之间的摩擦力的影响, 并考虑带有刀具压块的质量。在研究气缸性能和确定气缸缸径时, 常用到负载率β:

运动速度v=3 m/min=50 mm/s, 取β=0.60, 所以实际负载大小为:

(1) 气缸内径

式 (5) 中, F为气缸的输出拉力;P为气缸的工作压力;按照GB/T2348-1993 标准进行圆整, 取D=80 mm。

(2) 活塞杆直径的确定[5]

由d=0.3 D, 估取活塞杆直径d=25 mm。

(3) 缸筒长度的确定

缸筒长度:

式 (6) 中, L为活塞行程;B为活塞厚度。活塞厚度B= (0.6~1.0) D=56 mm, 由于气缸的行程L=800 mm, 所以S=886 mm 。

导向套滑动面长度为25 mm, 最小导向长度为80 mm, 因此活塞杆的长度为961 mm。

(4) 气缸耗气量的计算

1.4 冲压振动机气缸

本文选用SMC公司CXS (ϕ6~ϕ32) 中的气缸。

气缸理论输出力计算[6]:

由于45 号钢的密度为7.85 g/cm3, BASE夹紧块最大重量为0.9kg , F=5 N且有导轨分力, 所以选用CXS6-10。

由于工业镁中有很多不同的物质在里面, 因此工业镁的密度为1.82 g/cm3, BBN插板最大重量为0.57kg , F=5.7 N所以用CXS20-10[7]。

所需推起的最大重量为2 kg, F=20 N所以用MGP16-75足够。

2 模架的设计[8]

2.1 模架高度的设计

考虑到工作时人坐在工作台旁边, 整个机架要做到50 cm左右。

整个机架的结构为, 最上方是气缸, 提供压力使工作系统可以紧紧压住。然后是一个固定架子, 固定架子下方紧挨着一个活动支撑架, 此架子与带有刀具的上模紧紧结合, 靠上方气缸提供动力。下模固定在架子最下方的固定架上。下模的右边装有气压振动气缸, 为去毛刺提供基本的振动力。

除去气缸所占的高度比后, 整体上下模及固定架的高度为35 cm左右。

2.2 上模结构设计

上模由一块底板, 一块固定板, 若干弹簧和刮刀组成。底板装有若干刮刀, 当气压开启时, 工作系统开始运作, 气缸推动上模运动, 直至与产品表面接触。所有刮刀都必须与产品需要去毛刺的地方接触。因为弹簧的关系, 刀具会有反向作用力, 以确保产品表面不会被压坏。

2.3 下模结构设计

下模下方连接底座, 用螺丝把下模与整个模型结构锁起来。下模的三个方向都有一个块, 每个块里放有橡胶弹簧, 其作用是当振动过后复位, 保证下次振动的位置不会偏离太多, 可以做到循环工作。

除了三个方向的复位块, 还有一个方向连接振动气缸。此气缸通过螺栓把下模与其紧紧相连, 当气缸作用时, 其往复的振动力会带动下模作用, 上模的刮刀保持不动, 靠着振动力去除产品的毛刺。

3 通用化设计

通用化只需把下模的定位做好, 对每个不同产品可以避空好, 用面接触来使产品与下模接触, 便是做冲模的下模。而上模可以对应每个产品的毛刺位置, 把刮刀的位置做到对应去毛刺的地方。

相当于通用化就是做一个冲模的下模, 上模做到可以放刮刀的位置对应毛刺位置即可完成通用化[9]。设计的上下模简图如图2所示。

4 电控设计

当冲压振动机装配好后, 必须做到振动时间相同, 所以, 要加一个电控系统对其进行时间控制。

当同时按下按钮后, 冲压振动机便会工作, 标准气缸提供推力致使产品被夹紧, 此时用的时间最多1秒。然后振动气缸提供振动力, 对产品进行去毛刺, 振动7秒后, 会自动恢复到无夹紧状态, 每个工位都会停止工作。要注意的是, 夹紧后, 需通过7秒的时间恢复到无夹紧状态, 不能通过手动控制按钮来控制, 电路控制原理图如图3所示。

(1) 手同时按下按钮S1和S2后, 气缸提供推力, 开始夹紧。KA和KT线圈通电, KA常开触点闭合实现自锁, 夹紧后, 双手松开按钮是无效的, 仍夹紧。

(2) 开始夹紧后, 振动气缸提供振动, KT线圈通电后, 延时7秒, KT的常闭开关断开, 切断电路, 自动恢复无夹紧状态, 相当于振动气缸共振动7秒, 7秒后为停止状态。

KA通电后控制电磁换向阀实现气缸进出气的换向, 进而实现夹紧及振动功能。

5 实验

如图4 所示为去毛刺前后对比结果图, 左边为未去毛刺, 右边为去毛刺处理后, 由此证明本设计实现去毛刺处理。

6 总结

本文根据去毛刺机的设计参数, 对冲压振动去毛刺机工艺中的系统部件进行了计算和设计, 并对相关机构进行了校核。设计对去毛刺前后进行对比, 实现利用机械代替人力去除产品面上的毛刺, 提高效率和产量, 保证产品精度。

摘要：如手机壳等产品, 从压铸机打出来已有毛刺, 这将影响生产效率及产品外型和喷涂加工。对冲压振动机去毛刺的振动气缸做出设计, 并实现通用化。通过对手机壳加工比较, 实现去毛刺处理, 最终提高加工效率和保证产品质量。

关键词：冲压振动机,气缸,去毛刺

参考文献

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[6]李伟.气缸缸压的测量[M].北京:机械工业出版社, 2010.

[7]苏翼林.材料力学:第二版[M].北京:高等教育出版社, 2001.

[8]杨黎明, 杨志勤.机械设计简明手册[M].北京:国防工业出版社, 2008.

发动机振动 第10篇

发动机是重要的动力设备之一,是汽车、船舶机械等的动力源,是整个机械系统的心脏,它的好坏直接影响到整个系统的正常工作。发动机是一个复杂的机械系统,运动部件多,振源多,各种随机响应和干扰呈典型非平稳时变特点,但采集振动信号时,会采到一些干扰信号,需要对发动机进行降噪处理,去除干扰信号, 提取有用信息。时、频分析方法是提取故障特征的主要方法之一,能同时提取振动信号时域和频域的局部信息,因而在故障诊断中得到广泛应用。常见的时频分析方法有Wigner分布、短时傅里叶变换、小波变换、HHT变换等,但它们都有各自的局限性［１］。小波包可以同时在时、频域对信号进行分析,具有对信号传递特性和噪声抑制特性,即具有抑制噪声的滤波器效果,可对含噪信号进行降噪提纯［２］,并且克服小波分析中高频部分频率分辨率差的缺点。

1小波包定义及降噪原理

1.1小波包变换

小波包分解是应用一对相关联的低通滤波器和高通滤波器,将信号序列分解为某一尺度下的低频和高频两部分,在改变尺度下对已分解的低频部分和高频部分再次进一步分解,获取更为细化的频率成分。这种分解可以进行多次,以达到所需要的频率分辨率［３］。

根据小波包变换理论,它可以将信号的中、低、高频的特征信息提取出来。以3层分解为例,小波包分解信号原理如图1所示。其中,S表示原始信号,A表示低频,D表示高频,数字代表分解的层数。

1.2新阈值算法小波包降噪

一个含有噪声的一维信号的模型可以表示为:

其中:s(t)为信号真值;n(t)为噪声。

为了去除n(t),使得f(t)尽可能地逼近s(t),利用小波变换对信号进行处理。降噪时,首先进行小波包分解,然后以阈值形式对小波包系数进行处理,最后进行信号重构。其步骤如下:1对检测信号进行小波包分解;2小波包分解系数的阈值量化;3小波包重构［４］。在上述过程中,最关键的是阈值的选择和阈值的量化,在一定的程度上,它直接影响着信号的降噪质量。阈值选择有4种原则:1无偏似然估计原则;2固定阈值原则;3启发式阈值原则;4极值阈值。固定阈值原则以及启发式阈值原则类似,都是将全部系数进行处理,因此可以较强地去除噪声,但容易过度去噪, 适合处理信号的高频部分。

阈值确定后,可以采用硬阈值或软阈值的处理方法对小波系数做阈值处理。硬阈值只保留大于临界阈值的小波系数,认为这时的小波系数主要是由信号引起的,将其他小波系数置零;软阈值法将小于临界阈值的小波系数置零,并把大于阈值的小波系数向零做收缩。

硬阈值方法和软阈值方法都有一定的缺陷,在硬阈值方法中得到的小波系数不够连续,软阈值方法中得到的小波系数虽然连续,但是实际信号与经小波分析得到的系数存在恒定偏差。所以希望得到一个既连续又与实际信号偏差较小的函数,也就是硬阈值和软阈值函数折中的一个函数,应用该函数进行阈值量化处理。

由数学知识可知,对任意一个积分值为1的光滑函数f(y),用)(其中c为常数)和不连续的函数做卷积运算,可以得到一个光滑的函数,当c趋近于0时,这个光滑函数逼近原函数。应用这个原理,能克服硬阈值函数不连续的问题,把硬阈值函数做卷积,变成一个新的连续函数。由于的积分值为1且它可以无限次求导,是个光滑的函数,又因为积分值相等,所以取的积分值为1,用与硬阈值函数g(x)进行卷积得到新函数:

其中:,N为采样的点数。

通过卷积计算得出的新函数在理论上克服了传统的硬阈值和软阈值的不足,新的函数保留了硬阈值函数的真实性,又具有软阈值函数的连续性,理论上达到了实验要求。

2发动机降噪实例分析

本文主要分析超声传感器采集的发动机4个缸气门阀机构关闭时产生的振动信号,采样频率为50kHz, 采样时间为发动机的一个工作循环,即活塞在气缸内往返4个行程。

在实验过程中,采集到的真实信号往往含有噪声信号,对内燃机进行故障诊断时,需要去除干扰信号,保留有用信号。采用小波包降噪相当于同时采用了多种滤波器降噪,可以获得各频段的信号,而且还能保留振动信号的时间特性。本文用固定阈值降噪原则,分别进行软、硬阈值和软硬折中新算法阈值降噪,并进行了对比。

采集到的原始信号如图2所示,即内燃机正常状况下,转速为1 200/min,时间为一个工作过程的内燃机振动信号时域图。图3~图5分别为经过小波包硬阈值法、软阈值法和新阈值算法的降噪效果图,这3种方法均采用‘db4’小波函数进行3层分解。

为评定降噪方法的降噪效果,通过具体指标来衡量,即使用降噪处理后信号的信噪比Rｓｎ和均方误差Rｍｓｅ进行降噪质量评判［５］。发动机振动信号降噪效果比较见表1。

从表1中可以看出,新阈值算法可以取得更好的降噪效果。

3结论