Математическая модель крутильно-колебательной системы поршневого двигателя с учетом нелинейного демпфирования и возбуждения

• Автор: Кенсман, Леонид Тадаушевич
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 189 с.

Содержание
Введение
Глава 1. Развитие методов моделирования
колебательного процесса и видов трения в двигателе
1.1. Математическое моделирование колебательного
процесса
1.2. Трение в двигательной установке
Глава 2. Вывод аналитических уравнений крутильно
колебательных систем с учетом трения и возбуждения
2.1. Неразветвленная крутильно-колебательная система
2.1.1. Допущения, трение, граничные условия, система
отсчета времени, вывод уравнений
2.1.2. Характеристики крутильно-колебательной
системы
2.1.3. Уравнения собственных частот
2.2. Вывод уравнений для разветвленных крутильно
колебательных систем
2.2.1. Система с одним ответвлением р
2.2.2. Уравнения собственных частот с ответвлением р
2.2.3. Система с двумя ответвлениями тир
2.2.4. Уравнение собственных частот системы с
ответвлениями тир
2.2.5. Крутильно-колебательная система с двойным
разветвлением р,т
2.2.6. Уравнения собственных частот системы с
двойным разветвлением р,т
2.2.7. Крутильно-колебательная система с гасителем
крутильных колебаний
2.2.8. Описание параметров гасителя
2.2.8.1. Передаточные параметры гасителя
2.2.8.2. Соотношения между амплитудами колебаний
маховика гасителя и корпуса
2.2.8.З. О работе гасителя с упругой связью
2.3. О трении в колебательной системе автотракторного
двигателя
2.3.1. Нелинейный демпфирующий момент
2.3.2. Нелинейный коэффициент демпфирования
2.3.3, Работа нелинейного демпфирующего момента
2.3.4. О физической сущности коэффициента у!
Глава 3. Экспериментальные исследования и
математическая обработка результатов

3.1. Концепция экспериментальных исследований
3.2. Допущения при проведении экспериментальных 137 исследований
3.3. Определение параметров нелинейного трения при крутильных колебаниях
3.4. Экспериментальные исследования
3.4.1. Аппаратура, методика и порядок измерения
3.4.2. Предварительная обработка результатов 145 эксперимента
3.4.3. Параметры трения при крутильных колебаниях
3.4.4. Практическое применение метода
Выводы
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Приложение А. Неразветвленная крутильно
колебательная система
Приложение В. Крутильно-колебательная система с
одним ответвлением
Приложение С. Крутильно-колебательная система с
гасителем колебаний, часть
Приложение Б. Крутильно-колебательная система с
гасителем колебаний, часть
ВВЕДЕНИЕ
Современное дизелестроение в рыночной экономике характеризуется принципом “быстрейший путь к желанию заказчика, к готовому
продукту”. Этот принцип вполне применим к созданию и освоению
двигателей для большегрузных автомобилей и автопоездов; увеличению мощностного диапазона двигателей для автомобилей, автобусов,
тракторов, комбайнов, созданию дизель-генераторов, мини-ТЭЦ и т.д.
Сокращение сроков разработки новых двигателей с высокими
экономическими, экологическими, прочностными параметрами являются сегодня основным условием сохранения конкурентоспособности предприятия.
Кроме того, перед разработчиками двигателей постоянно ставится задача проектирования новых двигателей с уменьшенными вредными выбросами и улучшенной топливной экономичностью, определяемые законодательными ограничениями согласно Правилам № 49.01...04 ЕЭК ООН.
Реализация указанных мероприятий существенно повышает стоимость изготовления и эксплуатации двигателей.
Рост стоимости компенсируют увеличением мощности и снижением удельного расхода топлива.
Увеличение мощности при неизменных размерах двигателя достигается применением турбонаддува и охлаждения наддувочного воздуха.
В этой связи к деталям двигателя предъявляются повышенные требования к прочности и функциональной надежности.
Форсирование двигателя внутреннего сгорания по скоростному и нагрузочному режиму неизбежно ведет к росту динамических нагрузок на детали. Снижение материалоемкости и габаритов двигателя в общей картине динамических процессов усиливает влияние колебаний. Они становятся важным фактором при доводке двигателя, а также лимитируют надежную работу энергетической установки в целом.
Одной из проблем при создании двигателя является наличие удобных в практическом применении математических методов

Представителями углубленного исследования крутильных колебаний в двигателе являются Hafner и Maass [43].
В работе Hafner и Maass на базе матричных методов подробно исследуются вынужденные крутильные колебания разветвленных систем в двигателе, в том числе и собственное демпфирование дизельных двигателей при крутильных колебаниях.
По утверждению Hafner, демпфирование в элементах привода вспомогательных агрегатов двигателя, особенно в ременных передачах, может способствовать демпфированию в двигателе, но не оказывает доминирующего влияния.
Согласно широко распространенному взгляду трение между поршнями и стенками цилиндров вызывает преобладающее демпфирование в двигателе. Hafner исключает поверхностное трение как возможную причину демпфирования в двигателе, потому что дополнительные, вызванные крутильными колебаниями, перемещения поршней очень малы по сравнению с основными перемещениями поршней.
Далее Hafner показывает, что относительное движение между осями большого подшипника шатуна и шатунной шейки также незначительно влияет на демпфирование крутильных колебаний коленчатого вала.
Соединение масляной пленки на шатуне с шатунной шейкой в подшипнике скольжения такое прочное, что относительно малые дополнительные силы от крутильных колебаний могут влиять лишь незначительно на нормальное перемещение шейки.
Hafner доказывает, что в двигателе главным образом преобладает демпфирование, определяемое вытеснением масла в коренных подшипниках коленчатого вала. Вынужденные крутильные колебания смещают коренную шейку вала перпендикулярно к плоскости колена и вызывают изменение основного усилия на подшипник, в соответствии с законом гидродинамики.
Мощность демпфирования, вызванная вытеснением масла, дает одинакового порядка величину, как и мощность, необходимая для демпфирования крутильных колебаний в двигателе.
Чтобы наглядно объяснить демпфирование вытеснением масла в коренных подшипниках, Hafner исследует расчетную модель (рис. 1.7).
Эта модель состоит из колена кривошипа, которое в точке 2 опирается на подшипник скольжения. На этом конце находится масса ш, момент инерции массы 0 относительно оси х вращения колена кривошипа. В точке 1 колено кривошипа закреплено от поворота и в отношении изгиба в плоскости x-z имеет эластичную опору.
Считается, что опора подшипника в точке 1 не имеет потерь, а потери демпфирования могут наступить только в точке 2 из-за вытеснения масла в подшипнике скольжения.