Разработка метода анализа вибрационного состояния дизельных двигателей

• Автор: Павлов, Михаил Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 127 с. : ил.

’ - 1 РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ АНАЛИЗА ВИБРАЦИОННОГО

СОСТОЯНИЯ ПОРШНЕВЫХ ДВС

1Л Нормирование вибрации

1.2 Источники вибрации

1.3 Методы расчета уровней вибрации

1.3 Л Упруго-массовые модели

1.3.2 Континуальные вибрационные модели ДВС

1.4 Программные средства

1.5 Выводы к первой главе

2 РАСЧЕТ ВЫНУЖДЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ ДВИГАТЕЛЯ С

ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

2.1 Использование программного комплекса АЫЗУБАЯ-ЭУМА для расчета динамического отклика конструкций
2.2 Разработка КЭМ для изучения распространения вибрации

и обработка полученных данных на примере транспортного дизеля 8 ЧН 13/14
2.2.1 Принятые допущения
2.2.2 Разработка конечно-элементной модели
2.2.3 Обоснование граничных условий
2.2.4. Опции решения и их особенности
2.3 Обработка результатов расчета
2.3.1 Анализ сигналов

2.3.2 Количественная оценка амплитуд колебаний
2.3.3 Анализ систем
» 2.4 Выводы ко второй главе

3 РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ
ВИБРАЦИОННОГО СОСТОЯНИЯ ДИЗЕЛЬНЫХ
ДВИГАТЕЛЕЙ
< 3 Л Пути снижения вибрации
3.2 Снижение вибрации ДВС за счёт изменения

возмущающего воздействия
3.3 Снижение вибрации ДВС за счёт изменения массовых и упруго-диссипативных свойств деталей
3.4 Выводы к третьей главе
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА МЕТОДА АНАЛИЗА ВИБРАЦИОННОГО СОСТОЯНИЯ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
4.1 Проведение испытаний
4.2 Анализ результатов испытаний
4.3 Выводы к четвёртой главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А Акт внедрения в производство
Приложение Б Акт внедрения в учебный процесс
Приложение В Внешняя скоростная характеристика
двигателя ЯМЗ-7
Приложение Г Основные показатели двигателя ЯМЗ-7511

Развитие техники привело к появлению различных экологических проблем. Одна из таких проблем - это шумовое загрязнение окружающей среды. Здесь наибольший вклад имеет автотранспорт [35].
Существует ряд документов, нормирующих уровни звукового излучения различных автотранспортных средств (АТС). Так, введённый в России ГОСТ Р 41.51 [32], соответствующий Директиве № 51 Европейской Экономической Комиссии ООН (ЕЭК ООН), устанавливает предельно допустимый уровень внешнего шума автомобиля с дизельным двигателем равный 74...80 дБА в зависимости от категории АТС. Существуют также нормативные документы, регламентирующие шум тепловых двигателей другого назначения [85, 86].
Исследованиями было выявлено, что одним из основных источников шума автомобиля является двигатель внутреннего сгорания (ДВС) [61]. Здесь наиболее существенным является вибрация наружных поверхностей корпусных деталей. Поэтому при создании малошумного двигателя проблеме уменьшения вибрации должно уделяться серьёзное внимание [30]. Немаловажен также вопрос об условиях труда водителя и комфорте пассажиров.
Исследовательские работы по совершенствованию процесса • сгорания дизелей для уменьшения их шума ведутся непрерывно. Вместе с этим отмечаются большие возможности, заложенные в совершенствовании самой конструкции, увеличении ее вибропоглощающей способности в диапазоне высоких частот [130]. Многие работы носят скорее исследовательский характер и трудно применимы на практике для снижения вибрации и шума.
Актуальность темы диссертации обусловливается необходимостью разработки основанного на компьютерных технологиях расчёта методом конечных элементов (МКЭ) способа снижения вибрационного состояния двигателей. На сегодняшний день расчётные методы совершенствования
Шаг по времени для задач динамики зависит от размера самого малого элемента конструкции и скорости звука в его материале [78]:
Здесь /т— характерный размер КЭ, р — плотность материала, Е — модуль упругости материала, у— коэффициент Пуассона материала.
Исполняемым для решателя LS-DYNA является файл Jobname.k — входной файл, автоматически создаваемый ANSYS/LS-DYNA при исполнении команды SOLVE. Файл содержит полную геометрию, нагрузки и характеристики материалов, присутствующие в базе данных ANSYS.
В постпроцессор ANSYS можно передать как напряжения, перемещения и деформации, так и специфические параметры LS-DYNA (суммарные контактные силы, кинетическая и внутренняя энергии, энергия искажения формы элемента и т.д.). Создается не только файл, фиксирующий полное напряженно-деформированное состояние (файл *.rst, с возможностью анимации, например, по 100 шагам), но и особый файл *.his, включающий результаты, например, для 10000 шагов для нескольких указанных узлов (с возможностью построения графиков).
A L

(2.5)