内燃机轴系振动测量
内燃机曲轴的三维振动特性模拟_飞轮细分
第23卷第2期2003年6月振动、测试与诊断Jou rnal of V ib rati on,M easu rem en t &D iagno sisV o l .23N o.2Jun .2003内燃机曲轴的三维振动特性模拟——飞轮细分Ξ雷宣扬 宋希庚 徐继承(大连理工大学内燃机研究所 大连,116023)摘要 采用有限元法分析带有飞轮曲轴的振动特性。
首先,曲轴体采用梁单元模拟,飞轮部分采用实体单元划分,经过适当处理两类单元的连接方式,取得了比采用壳体单元对飞轮进行剖分更为合理的结果。
然后,对一直列式四缸发动机曲轴进行自由振动特性分析,并与相关研究和实验数据进行了比较验证。
最后,进一步模拟此曲轴的三维动态振动特性,计算并分析其动态振动响应的结果。
结果表明,采用节点耦合的方法取得了与实验互为一致的结果。
关键词 曲轴 飞轮 有限元法 振动特性 耦合中图分类号 T K 413引 言为了适应现代发动机高速化、高效化以及轻量化的发展,精确地模拟发动机曲轴的振动特性是一项重要课题[2]。
目前用到的方法有动刚度法[1,3]、传递矩阵法[4]、有限元法[5]等。
但采用精度较高的有限元法计算,因单元划分过多,计算量较大。
而用一般空间B ernou lli 2Eu ler 梁单元模拟曲轴结构,因为没有考虑剪切变形和转动惯量的影响,使得计算结果偏差较大。
因此,文献[6]提出,采用基于一阶剪切理论的T i m o shenko 梁单元模拟曲轴结构,取得了较为理想的结果。
但飞轮是一薄体结构,它不仅和曲轴一起振动,而且自身也表现出独立的振动特性,采用质量单元模拟飞轮无疑会增大结果误差。
虽然文献[1]中提出用壳体单元单独划分飞轮,但因没有很好地处理节点之间的连接,使得结果与实际严重不符。
本文采用实体单元划分飞轮,通过定义节点的刚性区域使相应的梁单元和实体单元连接。
对一直列式四缸发动机曲轴进行了自由振动特性和动态特性分析,取得了与实验互为一致的结果。
振动信号在内燃机检测中的应用
然 后 对 表 面 振 动 信 号进 行 分 析
。
可
、
左 右 ； 进 气 门 开 启 关 闭等 激 励 的 响 应 频 率 主 要 集 中在 2 范围内
一
6 4 kH z
对 内燃机 相 关 故 障 进 行 诊 断
目前
，
振 动信 号 可 对 内燃 机 气 门
，
。
燃 油 喷 射 系 统 及 活 塞 断 裂 或 过渡 磨 损 等 故 障 进 行 诊 断 用振 动 信 号 识 别 缸 内燃 烧 及 缸 内压 力信 号 等
。
也可 利
工
般而 言
，
，
振 动 信 号 测 点 的 选 择 应 能 充 分 反 映被 测 对 象 的
、
作信 息
即具有信号稳定
对 缸 内工 作 状 况 敏 感 及 干 扰 小 等
，
特 点 ； 测 点 应 尽 可 能 接 近 振 动激 励 源
以 减 小 振 动信 号 传 递 过
，
程 中存 在 的振 荡 和 变 形 ； 测 点 必 须 便 于 传 感 器 的 安 装 和 测 试
对 内燃 机 状 态 的 诊 断 提 供 参 考
依据
，
并 且 能 够 为 内燃 机 电 子 管 理 系统 提 供 参考信 号
振动信号 故 障诊 断
tio
r
关键 词
燃烧状态评价
r a
a
A p p li c
A bs tr
o a c
a
n s o
f V ib
c e s
tio
n
S ig
n s
n a
o
l
f
v
o n
re s o
燃汽轮机轴振测量失真分析处理
燃汽轮机轴振测量失真分析处理燃汽轮机是现代化工厂中常用的动力设备，其运转稳定性和工作效率对工厂的生产效益至关重要。
其中，轴的振动是燃汽轮机稳定运转的重要因素之一。
因此，对燃汽轮机轴的振动进行测量和分析非常必要。
本文将介绍燃汽轮机轴振测量失真分析处理的相关内容。
轴振测量是对燃汽轮机轴的自然振动状态进行测量，目的是了解轴自然频率和阻尼特性，以便对运转中的振动进行分析和处理。
测量中需要注意以下几点：1.采用合适的传感器和测量系统。
2.测量时需要对燃气轮机进行停机，避免振动干扰。
3.测量应该在不同时段分别进行，以确保得到的振动数据具有代表性。
测量数据的处理应该包括数据滤波、谱分析、幅频特性分析等，以得到精确可靠的振动数据。
二、轴振测量失真的原因及处理方法轴振测量时，数据失真是必须要注意的问题。
可能出现的原因有以下几点：1.来自另一轴上的振动干扰。
2.传感器位置的不精确造成的误差。
3.轴承歪斜和不对称造成的数据不准确等。
对于数据失真的处理方法，可以采用以下措施：1.选择适当的传感器位置和振动传感器。
2.尽可能任何时候都要保持传感器的固定方式和位置不变。
3.将轴振测量数据进行测量仪表验算，确保传感器的数据精准。
三、轴振信号的分析及处理方法轴振信号分析的目的是找出轴振产生的根本原因及采取相应措施。
信号处理方法可以包括：1.谐波分析谐波分析是对燃气轮机轴振信号进行分解、分析，绘制出谐波分量的幅频图和相位图。
谐波分量对于分析轴振产生的原因非常有帮助。
2.时域和频域分析时域和频域分析是常用的轴振信号处理方法。
时域分析主要是通过观察轴振信号的时域波形，了解轴的振动情况。
频域分析则是对轴振信号进行傅里叶变换，得到轴振信号的频谱图，以了解轴振的频率分布情况。
3.模态分析模态分析是通过对轴振信号频率谱图的分析，结合计算模型得出轴的模态解析结果。
这种分析方法可以研究轴的结构变化和振动特性。
以上分析方法可以有效地分析轴振信号分布情况，绘制出幅频图和相位图，最终确定轴振的产生根源，采取针对性的措施进行处理。
浅析内燃机车柴油机机体主轴承孔同轴度的检测方法
浅析内燃机车柴油机机体主轴承孔同轴度的检测方法简要：本文我们首先叙述了内燃机车柴油机机体主轴承孔同轴度的检测手段，主要有四种，包括影像仪、三坐标测量、光学自准直仪、测壁厚和游标卡尺粗略测量等。
然后讨论影响同轴度检测准确度的因素，最后我们研究提高柴油机机体主轴承孔同轴度检测精度的措施。
关键词：机体主轴承孔；同轴度检测；措施引言同轴度是指圆柱体（旋转体的表面）的直径上的相对元素的中点都落在基准中心线上。
此处应注意下，同轴度是对中点的要素进行约束，且是相对基准中心线来约束的。
这个同轴度是没有一个具体的公差与之对应的。
为了实现我们设计中的功能性需求，一般用位置度，轮廓度，圆跳动，同心度来实现。
根本上讲，还是要看功能性的需求，来选择合适的方法。
一同轴度检测手段使用影像仪测量同轴度。
影像仪通过内置软件可以测量同轴度，即把轴的断界面画出了，软件会分析计算出同轴度。
三坐标测量同轴度。
三坐标指的是公共轴线、直线度和求距法。
公共轴线法是指在基准件和被测件周围构建多个圆，将这些圆的圆心连成一条直线，这条直线成为公共轴线，基准件和被测件对公共轴线的同轴度值最大的那一个就是被测件的同轴度。
直线度和求距法也是利用公共轴线进行同轴度的测量，但误差较大，通常用于公共轴线法测同轴度的修正。
光学自准直仪检测同轴度。
自准直仪是一种用于检查平面反射微小角度变化的光学测量仪器，从功能上理解，自准直仪是将准直仪（或平行光管）和准直望远镜结合为一体的一台仪器。
自准直仪通常由光源、分划板、分光镜、物镜以及望远接收部分构成，光学自准直仪的望远接收部分由分划板和目镜组成，通过人眼观测结合机械测微装置完成测量，光电自准直仪的望远接收部分则由光电传感器完成接收和测量。
光源将位于物镜焦平面（物镜焦距=f）的分划板投射至无穷远（准直光出射），经过平面反光镜返回的准直光经物镜后再次成像于同样位于物镜焦平面（共焦系统）的光电传感器的探测面上,当反射镜发生了α角度的偏转后，返回的分划板在光电传感器上的像会产生的位移，通过精确测量出值，即可准确计算出平面反射镜的偏转角度，公式。
《内燃机振动测量》课件
探索内燃机振动测量的关键内容和应用领域，了解其重要性、原理以及常见 的测量方法。展示其优势和挑战，并通过案例研究揭示实际应用中的价值。
内燃机振动测量的重要性
1 提高性能和可靠性
振动测量可以帮助我们评估和改善内燃机的性能和可靠性，以减少故障和损失。
2 保护机械设备
检测和分析内燃机的振动模式可以帮助我们发现和解决可能损坏机械设备的问题。
3 节约能源
通过振动测量，我们可以识别和减少能量损耗，提高内燃机的效率，从而实现节能减排 目标。
内燃机振动测量的原理
振动传感器
振动传感器通过检测内燃机的振动信号，将其转化 为可量化的数据，用于分析和评估。
信号分析
通过对振动数据进行频率、幅值和相位分析，我们 可以了解内燃机的振动特性和问题。
实时监测
战。
借助先进的数据采集技术，我们可以实时监测内燃 机的振动，以及对其进行及时的响应和调整。
常见的内燃机振动测量方法
1
点测法
通过在内燃机关键部位安装振动传感器
面测法
2
来测量振动信号，如曲轴、连杆等。
利用面式振动传感器或摄像头，实时记
录整个内燃机的振动特征，以获得全面
的信息振动信 号分解为频谱图，从而确定各个频率成 分的振动情况。
内燃机振动测量的应用领域
汽车工业
通过振动测量，可以提高发动机的性能和可靠 性，降低噪音和振动。
能源行业
用于评估和改进燃气发电机组、发电机和涡轮 机等设备的振动状态和能效。
航空航天
内燃机振动测量对飞机的安全性和性能评估至 关重要，确保其在空中的稳定和可靠运行。
制造业
通过振动测量，可以检测和预防机器设备的故 障和损坏，提高生产效率和品质。
发动机振动测试方法及分析
数值较大容易引起机体的强烈振动O 1. 2 为1
2 P R t o s !c ! r =M r
1
发动机振动原理分析
引起该类型直列四缸汽油发动机振动的主要激励
离心惯性力 a 其引起的离心惯性力 P 设旋转部件质量为 Mr r
可能来于三个方面1 一是活塞连杆等往复运动部件的 往复惯性力 S二是由曲轴飞轮等旋转部件上不平衡质 量引起的离心惯性力S 三是燃气压力O 下面分别对该 三种激励进行分析1 1. 1 往复惯性力 四缸发动机理论上各气缸的往复惯性力可以表示为1
测点 4 0. 17 2. 30 1. 23 5. 21 4. 46 10. 60 10. 16 22. 30 23. 47 32. 26
测点 5 0. 15 3. 35 3. 14 7. 90 3. 87 13. 10 8. 86 46. 58 26. 64 48. 83
作者简介" 张晨彬 ( 1979 -) $ 男$ 天津$ 东南大学 机械电子工程专业硕士$研究方向I机械振动O
燃气压力是发动机的内力, 在机体内平衡不会向 外传递,但是当其变化剧烈时会引起倾翻力矩使得发 动机产生振动0 由于曲轴每转两周产生一个燃气压力 高峰,所以燃气压力的频率为曲轴回转频率的一半0 1. 4 整机振动分析 发动机总成及其悬置系统组成的弹性振动的固有 频率通常不超过 30 H Z , 在此范围内发动机的振动只 存在刚体模态, 因此可以把发动机简化为空间刚体0 这样,发动机总成悬置系统即构成了具有空间 6 自由 度的弹性振动系统< 其物理模型见图 1 > 0
ZH AN G Ch en -bi n ,XU E Ch en g-ci , Dp ar t m nt o f Mc hani c al E ngi n r i ng, So ut hE as t u ni l r s i t y N an i ng 210096 , C hi na)
利用AVL657内燃机数据分析系统测量内燃机曲轴的扭转振动
利用AVL657内燃机数据分析系统测量内燃机曲轴的扭转振
动
李善祯;程鹏
【期刊名称】《内燃机工程》
【年(卷),期】1994(015)004
【摘要】阐述了利用ＡＶＬ６５７内燃机数据分析系统测量内燃机曲轴扭转振动的基本原理，计算程序和测量实例。
【总页数】6页(P1-6)
【作者】李善祯;程鹏
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TK403
【相关文献】
1.内燃机曲轴扭转振动测试技术的发展 [J], 王霆;李善祯
2.四缸内燃机曲轴系统扭转自由振动分析 [J], 王娟;李同杰;孙启国
3.内燃机曲轴扭转振动的优化动力修改 [J], 孙启国;狄杰建
4.曲轴扭转振动对内燃机机体振动影响的仿真研究 [J], 段秀兵;郝志勇
5.曲轴扭转振动导致的内燃机噪声 [J], 薛冬新;宋希庚
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
内燃机测试技术 04振动测量
这类仪器为位移计。
当ω/ω0极小时，则有Fra bibliotekX≈(1/ω02) X1ω2 式中X1ω2为被测振动体的
加速度幅值，即测振仪所
当ω/ω0极小时, 质量和框架间的相对运动幅值X为
X≈(1/ω0 X1
2)
2 ω 2 ω
作用在压电元件上的力F为:
F=k2X=k2 (1/ω0 X1
2)
当ω/ω0极小时，压电元件表面产生的电荷Q和被 测振动体的加速度成正比。故可利用这种压电式 传感器通过放大电路作振动加速度的测量。
压电元件表面产生的电荷Q为 Q=dF=dk2 (1/ω02) X1ω2 Q=C X1ω2
1 m T 2 fn k
(4)自由振动的振幅X和初相角由初始条件所确定。 (5)单自由度无阻尼系统的自由振动是等幅振动。
单自由度系统的受迫振动
由作用在质量块上的力所引起的受迫振动
外加干扰力：f (t ) F0 sin( t ) d2y dy 2 n 2 n y 2 nY0 sin( t ) dt 2 dt Y0为质量块上作用有静力F0时的静位移 Y0 =F0/k y(t)=Ysin( t- - ) 式中： 振幅 Y= Y0 1 ( ) 2 4 2 ( ) 2 n n
测得的读数X和被测振动 体的加速度成正比。故可 利用这种测振仪作振动加 速度的测量，一般称这类 仪器为加速度仪。
第三节 振动测量系统及其分类
振动测量系统的组成：
一般包括感受件、中间件和效用件。 • 感受件：直接与振动对象发生联系，感知振动参量， 并将其转换为适当物理量的振动传感器。
柴油机振动测试cma
CMA（柴油机振动测试）是一种用于评估柴油机振动特性的测试方法。
柴油机振动测试可以帮助检测柴油机运行过程中的振动问题，以确定是否存在故障或不平衡情况。
柴油机振动测试通常包括以下几个步骤：
安装传感器：将振动传感器安装在柴油机的关键位置，例如曲轴、连杆、活塞等部位。
传感器将测量柴油机在不同运行状态下的振动信号。
数据采集：连接传感器到数据采集设备，通过这些设备记录振动信号的数据。
在柴油机运行过程中，数据采集设备将持续记录振动信号的变化。
数据分析：将采集到的振动数据导入计算机软件进行分析。
通过分析数据，可以确定柴油机振动的频率、幅值、相位等参数，以及是否存在异常情况。
故障诊断：根据振动数据分析的结果，可以判断柴油机是否存在故障或不平衡情况。
如果存在问题，进一步的检查和修复措施可能需要进行。
柴油机振动测试在柴油机制造、维修和性能评估等领域都具有重要的应用价值。
它可以帮助提前发现潜在的故障问题，减少机器的停机时间，并提高柴油机的运行效率和可靠性。
内燃机曲轴模型系统振动分析的实用方法
(5)
Nt
- EAβs inβl
- co sβl
N0
假设轴承座固定 , 建立径向 滑动 轴承的流体动力 润滑模型 [ 5 ] ,该柴油机的宽径比 L /D = 0. 45, 计算轴承
的无量纲的刚度和阻尼系数得 :
ψ3
Kij = kijμωLW ( i, j = y, z)
(6)
Ci j
=
ci
j
ψ3 μLW
想的振动分析法。
性矩为 :
N
- ω2m
u
Qy
- ω2 m
y
Qz =
T
- ω2 m
- ω2 J xx
z
= [ K ]M { q}
θ
( 1)
My
- ω2 Jyy
θy
Mz
- ω2 Jzz θz
式中 [ K ]M M 为集中 质量单元 d 对整 体动态刚度矩阵
(
i,
j
=
y, z)
(7)
式 ( 6)和式 (7 )中 ψ = C / r为间隙 比; C 为轴承的
半径间隙 ; r为轴承半径 ; μ表示润滑油粘度 ; L 为轴
承宽度 ; ω为转轴的转 动频率 ; W 为无量纲外 载荷。
在正常工作条件下 , 613 5 系列柴油机轴承的平均刚度
在图 2所示的范围内。
关键词 : 曲轴 ;机械阻抗综合法 ;振动 ;固有频率 中图分类号 : TK4 文献标识码 : B
由于曲轴 的复杂结构和受力状态 , 其振动特性对 整个内燃机的振动有着重要的影响 。国内外的学者尝
1 曲轴系统 建模
试通过不 同的方法 对曲轴的 三维振动 情况进行 了研
研究内燃机轴系复杂 耦合 振动的过程中 ,建立 有
内燃机测试技术 05内燃机振动测量
即
∑Vx Vs = N x
∑V y + Ny
1790
转速n(r/min)
1785
1780 1 1775 336
1770
1765
齿数z
某柴油机曲轴输出端原始瞬时转速曲线
3．结构振动 ． • 结构振动是指具有弹性的内燃机结构部件，在各 种激振力作用下所激起的多种形式的弹性振动。 • 结构振动一般频率较高，会诱发噪声，影响环境 的舒适性。
1.00E+00 5.00E-01 V(mm/s) 0.00E+00 -5.00E-01 -1.00E+00 1 采样点数 600
安装架产生裂纹（电机底座附近） 安装架产生裂纹（电机底座附近）
盖斯林格弹性连轴节簧片基本全部断裂
柴油机曲轴断裂
二、当量振动烈度及其评级
整机振动测量随目的和分析深度的不同， 整机振动测量随目的和分析深度的不同， 分为两个层次： 分为两个层次：
1） （1）采用当量振动烈度对内燃机整机振 动状况进行评价。 动状况进行评价。
内燃机是由两大机构和 四（五）大系统组成的 弹性系统， 弹性系统，具有形态复 杂、固有频率密集的振 型。
内燃机的激振源包括气体 力、不平衡惯性力和惯性 力矩、 力矩、各摩擦副之间的作 用力、 用力、其它机构和系统的 作用力等，具有频带宽、 作用力等，具有频带宽、 方向多的特点。 方向多的特点。
内燃机振动具有多振源、宽频带、形态 复杂的特点，主要分为如下几类：
发动机曲轴轴向振动的动态测试
1 测试系统的组成 1.1 电涡流传感器及其标定
由于曲轴是旋转件， 测试其振动必须采用非接触式测振传感器。 在非接触式 传感器中，电涡流传感器的线性度好，在其线性范围内，灵敏度不随初始安装间 隙而改变，给测量和数据处理带来极大的方便。试验中采用 85811-02-85745-02 型电涡流传感器测量 6120 柴油机曲轴的轴向振动。
------ 第 1 通道功率谱密度 —— 第 3 通道功率谱密度
图 2
第 1 通道和第 3 通道功率动的振幅
将采集到的电涡流传感器输出的电压信号经滤波后， 除以电涡流传感器的灵 敏度，得到以 mm 为单位的曲轴轴向位移振幅(见图 3) 。 3.3 曲轴轴向振动固有频率 通常采用幅频法确定曲轴自振频率，从幅频曲线峰值位置来确定共振频率。 其原理是，当激振力的频率接近该共有频率时，激励幅值稍有变化，响应幅值就 急剧增大。采用该方法时。首先把从频图中得到的各谐次振动响应峰值绘制成随 发动机转速变化的曲线。 如果 k 谐次的振动响应曲线在发动机转速 n (r/ min) 处 出现峰值。则认为共振频率
PPER ( )
1 2 X n ( ) N
Welch 法是对周期图法的改进，算法的思路基于分段平均，即把长为 N 的 信号视为 L 个长为 M 的信号( N = ML)，分别对这 L 个信号求周期图，然后求这 L 个周期图的平均值，即 1 L 1 M L i PPER PPER X N n e j L i 1 ML i 1
2
利用 Matlab 编制程序，将第 1 通道的时域数据变换到频域，求出各个转速 下曲轴轴向振动的功率谱密度， 并绘制其功率谱密度、 转速、 频率三维谱阵图(见 图 4)。
图 4
转速、频率、功率谱 密度的三维谱阵
内燃机故障的振动诊断
２２ 振幅 时间 历程诊 断 法 ．
谓参 考测量 是 指 当机器设 备 被认 为 是正 常工 作时所
均方 根值诊断法多适用 于机 器稳 态振动 的情 况， 如果机器振动不平 稳 ， 振动参数随时间变化 时，
２３ 频 谱诊 断法 ．
仅用振动响应均方根值法和振 幅 一 时间图作为 机器故 障诊断的依据 ， 还不够全面。 如果对振动响应 数据作频谱 分析 ， 可给振动诊断提供更充分的依据 。 频谱诊断法 中用的频谱有 ： 离散谱和连续谱 ， 使用最
幅不随开机过程而变化 ， 则可能是别的设备及地基 振动 传递到 被测设 备 而引起 ； ｂ） （ 是振 幅随开 机过
展 的一 门综合性 新 兴 学科 ， 是利 用检 测技 术 、 它 信号 处理 、 模式 识别 、 系统 理论 、 预报 决 策 、 可靠 性分 析 和 运行 状 态下测 取 的一 种振 动 谱 。在机 器 出现 故 障后
计算机软硬件技术等多种现代化研究成果 ，对设备 将测得频谱与原始数据谱进行 比较 ，就能很快 的判 运行状 态 进行监 测 ， 断设 备性 能 劣化 趋势 ， 断 和 断所改变的频率成分， 判 诊 由此判断设备故障
阵福隆等 ： 内燃机 故障的摄 动诊 断
３ １
种方法 时 ， 要 的是从参 考 测量 开始 的趋 向分析 所 益 的信 息 。 重
振幅一时间历程诊断法的另一种情况就是机器 进行的测量。 测量的参数应根据系统振动特点而定 ， 转速等工况条件不变时， 系统振动不稳定， 即振幅一 要看什么参数更能直接反映故障的严重性 。从测量 时间曲线有变化 ， 明振动系统可能是时变系统 ， 还说 精度的角度来看 ， 低频时宜测量位移 ， 中频时测量速 可能是出现零件松动等情况。如转轮套装过盈不足 度， 高频时应 测量 加速 度 。 导致 旋 转时松 动 ， 因而 振动不 稳定 ， 振幅是 波动 其 均方根值诊断法可适用于简谐振动和周期振动 的 ， 图 ２所示 。 如
振动诊断技术在柴油机主轴承故障检测中的应用
擦 副 的胶 合磨 损 等恶 性 事 故 去 应 用光 铁谱监测 技术
、 , ,
带来 巨 大 的 经 济损 失
,
。
过
可 以 分析 润滑油液 中磨 损金 反 映出部
。 ,
属颗粒 的数量
大小 以 及 各种金 属的化学成 分
,
件磨损 发展 的程 度
, 、
也 能初步识 别出故 障磨损 源
但是
柴油机 内部相 同零 部件众 多 个 利用 光
随着 机车 的 运 用
一
.
主轴承 的油隙会
关键词
:
振 动 诊 断技 术
.
柴油 机
主 轴承
有不 同程 度 的扩 大 故 障状 态
,
,
如 果 考虑 极 端 的合 金融 化 ( 化 瓦 )
7 1 1 34 m m
, ,
中 图分类号 : U 2 6 2 l
文献标识码 : B
. 油隙将 达 到0
,
此时 压力 润滑早
已 无法 建 立 1
如 得 不 到及 时 的处 理
,
主 轴承 钢 背将 和 主
概述
柴 油机 主轴 承 作 为 曲轴 的动 力承 载部 件
,
轴 颈 直接 发生 剧 烈摩 擦
一 旦 出现
就会 埋 下发 生 曲轴 恶性 故 障 的
隐患
。
主轴 瓦严重磨 损
, 、
,
就 可能造成 曲轴主轴 颈的严重拉 伤或摩
,
,
率(x 典 ,
;
才
。
a ‘
利
6 3 84
部分 组 成
硬 件部 分 由传 感器
, 。
信 号 处理 数据 采 集 装 置
内燃机车柴油机振动烈度评定方法探讨
重 点 对 测 量 点 、 量 参 数 计 算 、 定 准 则 进 行 了 阐述 ， 测 评 重新 提 出 了“ 油 机 振 动 烈 度 评 定 方 法 ” 同 柴 ，
时给 出 了振 动 位 移 的 控 制 值 。
关 键 词 ： 动 位 移 ； 量 参数 ； 定方 法 ； 振 测 评 内燃机 车 柴 油机
ｔ ｅ ｍｅ ｓ ｉｇ ｌ ｃ ｔｏ ， ｃ ｌ ｕａ ｉｎ ｏ ａ ｕ ｉ ａ ａ ｔｒ ｈ ａ ｕｒｎ ｏ ａｉｎｓ ａ ｃ ｌｔｏ ｆｍｅ ｓ ｒｎｇ ｐ ｒ ｍｅｅ ｓ，ａ ｓ ｓ ｍｅ ｔｒ ｅ ｓ ｅ ｓ ｎ ｕｌｓ，ａ ｉ ｌ ｒ ｐ ｓ ｓ ｔ ｅ ｎｄ ｆｎａｌ ｐ ｏ ｏ ｅ ｈ ｙ ｅ ａｕａｉｎ ｍｅｈｏ ｓｆ ｒｖｂ ａ ｉｎ ｍａ ｎｔ ｄ ｉｅ ｇｖｉｇ ｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌｖ ｌ ｓｆｒｖｉｒ ｔｏ ｓ ａ ｅ ｎ ． ｖ ｌ ｔｏ ｔ ｄ ｏ ｉｒ ｔｏ ｇ ｉｕ ｅ ｗｈ ｌ ｉ ｎ ｈ ｏ ｔｏ ａｕｅ ｏ ｂ ａｉ ｎ ｄｉｐｌｃ ｍｅ ｔ Ｋ ｅ ｏ ｄｓ：ｖｂ ａ ｉｎ ｄｉｐａ ｅ ｎ ； ｍｅ ｓ ｒｎ ａ ａ ｔ ｒ ｖ ｌ ｔｏ ｔ ｄ； ｌｃ ｍｏ ｉｅ ｄｅｓ ｌｅ ｉ ｅ ｙｗ ｒ ｉｒ ｔｏ ｓ ｌｃ ｍｅ ｔ ａ ｕ ｉ ｇ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ；ｅ ａｕａｉｎ ｍｅｈｏ ｏ ｏ ｔｖ ｉ ｅ ｎｇｎ
１ 问题 的提 出
近年 来 内燃 机 车在试 验和交 验过 程 中经常 发生 机 车振动 问题 ， 尤其 是 柴 油发 电机 组 的 振 动更 为 突 出。机车振 动发 生 的工 况有 空载 、 也有 负载 ， 档位 也 不确定 ， “ 从 ０位 ” “ ６位” 有 发生 。运 用 中经 常 到 １ 均
Ｌｏ ａ ｇ ｔ ｎ ｕ Ｑｉｎ — ａ ｉ
内燃机曲轴振动研究的内容及方法
内燃机曲轴振动研究的内容及方法内燃机中曲轴设备的振动实质上是一种三维方式的晃动，人们探索的内容不再只钻研扭转振动，把曲折振动以及竖向振动也放在需要探索的内容中。
所以对曲轴多维振动方式进行探索不但具有很高的学术意义，同时还有很高的实用价值。
文章简单的讲述了内燃机设备中曲轴扭转振动、弯曲振动以及纵向振动的探索实质以及相应的措施。
标签：内燃机；曲轴；振动1 曲轴扭转振动的研究最开始对曲轴震动的探索使用的是分离方式，同时把曲轴震动当作单纯的扭振来处置。
在1916年德国的技术工程师盖格尔首次制作出了测量扭转振动的设备。
在1921年德国研究专家第一次提出了霍尔兹法，就是经过分离曲轴在没有阻碍情况下扭振的速度以及大小，同时运用在强迫震动中。
之后很多专家例如铁木辛柯、塔普林等先后提出了在霍尔兹法的基础上使用偏微分公式以及波动公式促进了扭振的解析措施，把曲轴假设为一个品质圆盘体系，同时使用相同效果的阻尼量，能够和实际情况更相仿。
在上个世纪六十年代，国外的研究专家都使用点或者场传送矩阵的方式探索曲轴这类在工作中使用链状构造物体的晃动，一般情况下称之为传递矩阵法。
在上世纪七十年代，Doughty等扩大延伸了传递矩阵法的意义，对有阻碍行为的曲轴震动进行研究，同时使用牛顿-拉夫逊方法解出固定的频率结果。
在对传递矩阵进行处理的过程中，可能会因为曲轴系统的撑持太多或者速度较快时矩阵会出现故障致使得到的数据不固定，这时可以使用常微分方程传送矩阵能够完善数值的固定性，但是常微分方程也可能会因为选择的晃动部分不同而出现问题，这种情况下可以使用第二类常微分方程传送矩阵。
上世纪八十年代初，日本专家研究出了消灭阻碍方法和动态刚度矩阵措施来分离或者持续曲轴扭振。
为了能够准确以及速度的测试出曲轴在晃动移走的过程中扭振应力大小，J·彼得等使用了模式状态解析方法。
上世纪八十年代后期，伴随着电脑的出现以及前进，很多能够解题的有限元软件的出现以及日益完整，开始普遍使用有限元软件解析曲轴的应力大小，但是模板的精准性、处置的准确度上，计算机都不能够解决掉这些问题，所以以往的动力学解析措施依旧在大力的推广使用中。
用振动状态监视法检测内燃动车辅机驱动轴的异常
４１
文 章 编 号 ：１００２－７６１０（２０１９）０２－００４１－０６
用振动状态监视法检测内燃动车 辅机驱动轴的异常
近藤 稔， 等 （日）
摘 要：介绍了基于振动测量的辅机驱动轴异常检查方法。发动机台架试验结果表明，使 用 振 动 分 析 仪 的 检 测 方 法 以 及 基 于 状 态 监 视 系 统 的 检 测 方 法 ，都 能 够 诊 断 出 异 常 的 种 类 。
本文利用发动机台架试验装置进行辅机驱动轴异 常模拟试验，以验 证 振 动 异 常 的 检 测 方 法。 共 进 行 了 ２种异常模拟，即辅助机械驱动安装部 位 的 异 常，以 及 辅 机 驱 动 轴 橡 胶 联 轴 节 的 硬 化 （即 橡 胶 老 化 ）。 下 面 分 别予以介绍。
图１为试验装置的概况。针对安装在发动机台架 试验装置上的发动机进行试验。发动机台架试验装置 上的发动机输出轴安 装 到 测 力 计 上，就 可 以 施 加 负 载 运转。但本次试验只 以 空 载 状 态 为 试 验 对 象，故 不 施 加负载。发动机输出轴的反方向侧设有取出辅机动力 的 转 轴 。 本 次 试 验 中 ，为 进 行 辅 机 驱 动 轴 的 旋 转 试 验 ， 与 实 际 的 内 燃 动 车 一 样 ，在 该 部 分 连 接 了 辅 机 驱 动 轴 。 此外，将辅机驱动轴 的 反 方 向 侧 连 接 到 模 拟 辅 机 驱 动 装置的发电机上。
２ 异 常 模 拟 试 验 方 法
图 １ 试 验 装 置 概 述
２．１ 试 验 装 置 的 结 构
收 稿 日 期 ：２０１８－０６－０１
图２为辅机驱动轴的安装状况。辅机驱。 实 际 车 辆 上，
东风4DD内燃机车牵引电机轴承故障的简易振动检测法
东风4DD内燃机车牵引电机轴承故障的简易振动检测法郭晓东
【期刊名称】《煤矿现代化》
【年(卷),期】2009(000)006
【摘要】本文着重介绍了使用JL-601型机车走行部检测系统对东风4DD内燃机车牵引电机轴承检测的简易振动检测法,该检测法通过采用KV、Xrms等指标参数来进行故障判断,可以及时发现牵引电机轴承的质量问题,采取有效措施,及时消除故障隐患,以避免造成机破事故,给运输生产造成重大损失.
【总页数】2页(P87-88)
【作者】郭晓东
【作者单位】兖矿集团铁路运输处机务段
【正文语种】中文
【相关文献】
1.8G型电力机车牵引电机轴承故障的振动诊断 [J], 王福泉;石幸地
2.SS8型电力机车牵引电机轴承故障的振动诊断 [J], 胡友鸣;汪克
3.东风系列内燃机车牵引整流柜故障分析及预防措施 [J], 王向才
4.东风型内燃机车牵引电机故障分析处理一则 [J], 毕浩
5.东风_4内燃机车牵引电机故障一例 [J], 高明;谭华宾
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
可编程控制器CPLD
单片机AT89C52
扭振、纵振、回旋振动数据采集程序固化在CPU系统的EPROM 中，能快速可靠对各测试功能及数据通信进行管理。
LCD液晶显示器
仪器箱面板上置有LCD显示屏，可实时显示当前仪器工作状 态。
2005-7-27
10
5
测试分析软件设计
软件功能框图
2005-7-27
11
2005-7-27 17
测试分析软件设计
分析结果输出软件设计 计算完毕后可立即得到分析的频谱图形、数据表(0 .5一 16谐次)。移动光标至频谱图上幅值最大处，能显示转 速(临界转速)及幅值(共振振幅)。 在频谱图上光标任意处，能同步显示该所测工况的原始 波形，在原始波形图上有峰一峰值(合成振幅值)。移动 扭振所测波形图上的光标，可同步显示任一脉冲内的瞬 时转速数值;移动纵振、回旋振动所测波形图上的光 标，可同步显示任一采样点的振幅数值。频谱及原始波 形可放大或缩小;原始波形可 在x轴(周期)上展开观察，亦可连同频谱图及数据分别 打印。
船舶推进轴系振动测量
2005年07月
概述
船舶建造规范对轴系扭振、纵振、回旋振动计算均有应 提交验船机构审查的规定，有时审图意见还要求提交实 测报告以供审查，只有当其获得批准后，整个轴系的设 计方可最后获得批准。 轴系振动计算的精度受到实际系统的简化及计算参数如 惯量、刚度、阻尼等选取是否准确的影响，往往有一定 误差，有时还是较大的，因此要以实际测量的数据来修 正。根据计算和测量的频率差异来修正当量系统的系数 (主要是刚度);根据振幅差异来修正所采用的阻尼值，通 过多项调整计算参数的计算，使测量点的计算结果与该 点的测量结果基本一致，这样修正后的计算可以认为真 实反映了轴系振动的特性。 准确测量并分析出共振频率及振幅的数值，是轴系振动 测量仪器的重要技术指标之一。
2005-7-27
6
3
数据采集的硬件设计
2005-7-27
7
数据采集的硬件设计
整形电路
扭振测量用的传感器内部设置有预整形电路，由于 传感器测试时受环境振动的影响，输出的矩形波形 有时会发生畸变，会对每个矩形脉冲信号上升沿触 发计数器的计数值带来误差。用LM393 ,74HC14组 成电路，对进入CPLD的信号进行再次整形处理，减 少测量误差。
2005-7-27
13
测试分析软件设计
扭振测量软件设计
分频:为提高分析精度，应增加数据样本值，即应对 传感器的每个脉冲计数((1分频测量)。当高转速测量 时，每个脉冲周期很小，为减少计数时士1的计数误 差，对中、高速机可采用2或4分频测量。 每工况测量圈数:内燃机工作时其平均转速也是波动 的，低转速时波动更大。为提高分析精度，对连续 采集数据的周期，可选用采集2 ,4 ,8圈后进行平均处 理。 信号捕捉及重采:按下信号采集键，计数器处于等待 命令状态，当信号到来时可采样记数;有时受外界干 扰，计数器工作异常，则可在5s内自动返回重新采 集状态，不致造成“死机”故障。
2005-7-27
3
测量布置及仪器框图
2005-7-27
4
2
轴系扭振测量原理
内燃机在稳定运转时，虽然其平均转速v不变，但各缸按一定的发 火顺序间隔工作，内燃机瞬时转速v，却是波动的轴系上任意一点 在微小时间t内波动位移的大小即为扭转振动的振幅单位为:rad或 deg.
平均 速度 瞬时 速度
V = 360 / ∑ t i
0 i =1
N
（deg/S) （deg/S) （deg/S) （deg)
Vi = (360 0 / N ) / t i
∆Vi = Vi − V
θ i = ∆Vi × t i
2005-7-27
5
纵振、回旋振动测量原理
运转轴系上任意一点的轴向或径向振动分别称 为纵向振动或回旋振动，均为线振动，单位为 MM. 采用电涡流传感器对测点进行非接触式测量。 被测轴面的线振动，使靠近测点的电涡流传感 器内线圈阻抗发生变化，经前置器转化为与线 振动振幅成正比的模拟电压信号，该信号经A/ D转换器转换为数字信号，再经单片机输至便携 机进行处理分析。
2005-7-27 2
1
轴系振动测量方法
船舶轴系在运转过程中，由于受到主机、螺旋 桨的激励，因此产生扭转振动、纵向振动及回 旋振动。 轴系测量通常是在轴系某些选定的位置(测点)上 测量振动的时间历程，从而分析出振动位移、 速度幅值及频率等振动特征量。 用电子仪器测量扭振可采用光电编码器或测量 齿轮+霍尔齿数(或磁电)传感器; 测量纵振、回旋振动可采用电涡流传感器
测试分析软件设计
扭振测量软件设计
2005-7-27
12
6
测试分析软件设计
扭振测量软件设计
单通道定点测量:在内燃机自由端连接编码器(或齿轮)，设置每 转脉冲数(或齿数)，即可对信号进行整周期采样测量。 双通道定点测量:第一通道测点布置在自由端，另一通道按测量 需要布置在轴系合适的位置上，设置第一通道的每转脉冲数(或 齿数)，当第一通道数据采集完毕，即对第二通道采集数据，并 使其采集的总时间与第一通道相等，即完成第二通道相当于内 燃机一转时的对信号整周期采样。 转标控制单、双通道测量:当内燃机自由端不能布置传感器时， 可在内燃机旋转部件(皮带轮、飞轮)处设置转标，用主机一转 一次的脉冲信号控制轴系上单、双通道的测点采样。
2005-7-27 14
7
测试分析软件设计
纵振、回旋测量软件设计
纵振、回旋测量、软件流程框图
2005-7-27
15
测试分析软件设计
纵振、回旋测量软件设计
安装时电压采集:用电涡流传感器测量时应仔细调整其端面与被 测表面的距离，使静态时的输出电压在传感器线性输出的中点 附近;选用不同灵敏度(V/ mm)的传感器可分别进行纵振、回旋 振动的测量。由于被测表面的材质各异，要想精确测得振幅的 数值，测量前应对灵敏度进行标定。运行安装电压采集软件， 计算机屏幕上会实时显示各通道传感器输出静态电压值。用 1mm的塞尺调整好传感器端间与被测表面的距离，将屏幕上显 示的电压(实际灵敏度)输至测量程序中，以此来量化将要测量 的动态电压值，再移动传感器使其输出电压为规定的线性输出 的中点电压位置，锁紧传感器的螺母即可测量。 纵振、回旋测量:轴系纵向振动是以主机转速为周期的轴向线性 振动;回旋振动是以轴系(对配置有齿轮箱的轴系，主机转速与 轴系转速不相等)转速为周期的径向振动，测量时以相应位置的 转标信号控制对所测信号的采样(采样频率 0.25kHz,1kHz ,2kHz ,4kHz任选)，进行单或双通道测量。
2005-7-27
8
4
数据采集的硬件设计
计数器的设计及误差分析 转标
转标信号采用磁敏传感器。将磁钢固定在旋转部件 上，每转一次由磁钢S极触发磁敏传感器使其导通， 输出的正电压脉冲信号经限幅电路限幅后由74HC14 整形输至89C52，实现转速键相控制整周期对振动信 号采样，用转标控制采样的工况转速n可由转标周期 △T求得:n=60/△
2005-7-27 18
9
2005-7-27 16
8
测试分析软件设计
通讯软件设计
利用便携计算机上的RS-232C接口，采用串行数据传送方式， 波特率9600，以便适用于较远距离的数据传输，另外还采用了 校验、部分容错等措施。
分析软件设计
轴系扭振、纵振的振动信号是以主机转速为周期的时域信号， 回旋振动则是以轴系转速为周期的时域信号，其频谱中响应的 频率(谐次)只与主机的缸数或轴频、螺旋桨的叶片数有关。轴 系振动测量的转速范围较大(最低稳定转速一1 .1倍额定工作转 速)，每个所需测量工况的平均转速存在波动，为避免快速富里 叶变换(FFT)因采样频率选择不当导致“叠混”和用窗函数信号截 取所测信号时产生的“泄漏”效应，用设定每转脉冲数(或齿数)或 转标信号来保证整周期截取信号，采用了傅里叶级数计算方法 对采样信号进行分析。
2005-7-27
9
数据采集的硬件设计
A/ D转换器
A/ D转换器是纵振、回旋数据采集系统中决定测试精度的重要 组成部分，它能将模拟信号转换成单片机能处理的数字信号， 以输至便携机进行处理。 为减少元器件及线路故障，缩小仪器体积，采用Altral公司的E MP71 28高密度、大规模可编程逻辑芯片，将计数、放大、数 选、锁存、开关控制、显示控制等电路经可编程设计后写入芯 片内，集成度高，工作稳定可靠。