Анализ вибрации двигателя в составе автомобильного силового агрегата тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.02, кандидат наук Новиков, Дмитрий Сергеевич

• Новиков, Дмитрий Сергеевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Новиков, Дмитрий Сергеевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ АНАЛИЗА ВИБРАЦИОННОГО СОСТОЯНИЯ СИЛОВОГО АГРЕГАТА

1.1 Основные источники вибрации

1.2 Методы расчета уровней вибрации

1.3 Выводы по первой главе

ГЛАВА 2 РАСЧЕТ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ, ВОЗНИКАЮЩИХ В СИЛОВОМ АГРЕГАТЕ НАЗЕМНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ, С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

2 Л Разработка расчетной модели ,

2.2 Модальный анализ силового агрегата

2.3 Расчет вынужденных колебаний

2.4 Определение влияния навесных агрегатов на вибрацию СА

2.5 Замер вибрации коробки передач на стенде и в составе силового агрегата

2.6 Выводы по второй главе

ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ, НАПРАВЛЕННЫХ НА СНИЖЕНИЕ ВИБРАЦИОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

ЗЛ Пути снижения вибрации

3.2 Снижение вибрации СА за счет изменения силовой

функции

3.3 Снижение вибрации СА за счёт изменения оператора

преобразования

3.4 Выводы по третьей главе

ГЛАВА 4 ИЗМЕНЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВИБРАЦИИ СИЛОВОГО АГРЕГАТА ПРИ РАБОТЕ ДВИГАТЕЛЯ НА РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ

4.1 Анализ расчетных режимов

4.2 Определение влияния навесных агрегатов на вибрацию

С А с учетом режима работы двигателя

4.3 Экспериментальное определение влияния навесных агрегатов на вибрацию СА с учетом режима работы двигателя

4.5 Выводы по четвертой главе

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Анализ вибрации двигателя в составе автомобильного силового агрегата»

ВВЕДЕНИЕ

Создание современных двигателей внутреннего сгорания производится в условиях жесткой регламентации эффективных показателей и их характеристик, определяемых экологическими и экономическими требованиями.

В соответствии со стандартом РФ ГОСТ Р 41.51-2004 (директива ЕЭК ООН №51) [19] транспортное средство (ТС) должно сертифицироваться на соответствие нормам виброакустического излучения. Сложность заключается в том, что для двигателей стандарты, ограничивающие излучения шума и вибрации, разработаны [55-57,63], а для коробок передач (КП), раздаточных коробок передач, мостов специальных регламентирующих документов нет. Это приводит к тому, что производители элементов трансмиссии сами устанавливают ограничения на свою продукцию, исходя из собственного опыта [133]. Такой подход может приводить к тому, что производителю ТС, которое сертифицируется в соответствии с требованиями стандарта, необходимо срочно снижать его виброактивность дополнительными методами [32, 51, 37]. Кроме того вибрационные и акустические параметры двигателя являются не только экологическими показателями, но и показателем конкурентоспособности продукции.

В настоящее время существует тенденция к изучению силового агрегата как связанной системы. Такой подход используется для расчета крутильных колебаний [23, 24, 33], динамических характеристик [76], прогнозирования эксплуатационных свойств ТС [79], но задача о вибрации силового агрегата до сих пор не решалась.

Двигатель в составе силового агрегата (СА) ТС работает на различных режимах внешней скоростной характеристики (ВСХ) и частичных скоростных характеристик (ЧСХ) со случайным изменением их во времени. Если для ВСХ попытки исследовать изменения виброакустических параметров предпринимались в [70] - при определении низкочастотных колебаний двигателя на подвеске и в [95] - для прогнозирования шумовых параметров двигателя, то задача об определении вибрации на режимах ЧСХ даже не ставилась.

Современные программные продукты, реализующие явный и неявный методы решения задач о переходных процессах, позволяют одновременно определять вибрацию и напряженно-деформированного состояния (НДС). Поэтому целесообразно проводить прочностные и вибрационные расчеты одновременно на одной расчетной модели.

Этим объясняется актуальность предпринимаемого исследования, целью которого является анализ вибрации в широком частотном диапазоне работы автомобильного СА, включающего в себя двигатель, сцепление, коробку передач и навесные агрегаты, при его работе на различных скоростных и нагрузочных режимах, а также мероприятий, направленных на ее снижение на стадиях проектирования и доводки.

Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи.

1. Разработка методики расчета вибрационного состояния С А с помощью МКЭ, в которой учитываются контактные взаимодействия звеньев и быстропеременный характер нагружения.

2. Разработка различных по составу конечно-элементных моделей автомобильного СА.

3. Обоснование числа учитываемых импульсов возмущающей силы, обеспечивающего устойчивое (периодическое) решение задачи.

4. Анализ вибрации С А на различных скоростных и нагрузочных режимах работы.

5. Анализ эффективности ряда мероприятий, направленных на снижения вибрации СА, в процессе эскизной компоновки и разработки рабочей документации.

Научная новизна заключается в следующих положениях, выносимых автором на защиту.

1. Разработана методика комплексного анализа вибрационного состояния СА по МКЭ с использованием моделей с различными вариантами по числу элементов сборки (корпусные детали, преобразующий механизм, силовая передача, навесной агрегат).

2.0босновано минимальное количество импульсов возмущающей силы, необходимое для получения устойчивого решения. Показано, что затухание возмущения, вызванного вспышкой топлива в единичном цилиндре, не происходит к моменту следующей вспышки.

3.Выявлен характер изменения вибрации СА разных транспортных средств в процессе их работы на режимах ЧСХ и ВСХ.

Достоверность и обоснованность результатов работы обеспечивается корректным применением уравнений механики, теории колебаний, численных методов, сертифицированного программного обеспечения, сходимостью результатов численных и натурных экспериментов.

Практическая ценность заключается в возможности прогнозирования уровня вибрационных и вибропрочностных характеристик деталей и узлов при детальном представлении модели СА.

Реализация работы. Теоретические и практические результаты диссертационной работы используются в процессе проектирования СА на ОАО «Автодизель» («Ярославский моторный завод») и в учебной работе кафедры двигателей внутреннего сгорания ФГБОУ ВПО «Ярославский государственный технический университет».

Апробация работы. Результаты диссертационной работы доложены на 8-ой конференции пользователей программного обеспечения САО-РЕМ (Москва, 2008 г.), Международных конференциях «Двигатель-2010» (Москва, МГТУ им. Баумана, 2010 г.), «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-23, ММТТ-24» (Саратов, Сар. ГТУ 2010 г.; Киев, КПИ 2011 г.), IV и V Луканиских чтениях (Москва, МАДИ (ГТУ), 2009, 2011 г.г.), Энергоэффективный транспорт будущего (Москва, МАМИ, 2012 г.) V всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России» (Москва, МГТУ им. Баумана, 2012 г.) научных конференциях ЯГТУ (Ярославль, 2008, 2010 г.г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, из них 6 в журналах, входящих в Перечень ВАК РФ.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников (133 наименования), приложений. Общий объем: 151 страница, 97 рисунков, 26 таблиц.

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы.

В первой главе приведен краткий обзор литературы по теме диссертации. Рассмотрены источники вибрации двигателя. Выбран метод расчёта колебаний. Сформулированы задачи, которые необходимо решить для достижения поставленной цели работы.

Во второй главе описана разработанная методика анализа вибрационного состояния двигателей, как на стадии проектирования, так и доводки. Приведены результаты экспериментальной оценки параметров вибрации КП, в том числе, в составе СА.

В третьей главе рассмотрены пути и методы снижения вибрации СА за счёт изменения возмущающего воздействия и конструкции деталей.

В четвёртой главе приведены результаты расчетов вибрации СА при работе на различных режимах ВСХ и ЧСХ. Приведены результаты экспериментальной оценки параметров вибрации двигателя на различных режимах работы.

В заключении приведены основные выводы по результатам диссертационной работы.

ГЛАВА 1 РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ АНАЛИЗА ВИБРАЦИОННОГО СОСТОЯНИЯ СИЛОВЫХ АГРЕГАТОВ

1.1 Основные источники вибрации силового агрегата

Исследования вопросов вибрации в СА имеет ряд направлений, из которых наиболее важными являются исследования:

1) низкочастотных колебаний двигателя на подвеске (виброизоляция);

2) низкочастотных колебаний, связанных с деформацией СА и работоспособностью навесных агрегатов (вибропрочность);

3) высокочастотных колебаний наружных поверхностей, порождающих структурный шум.

Виброизоляция является наиболее хорошо изученной. В её исследование внесли вклад В.Е. Тольский [110], П.В. Сафронов [70, 71] Л.Т. Ляпунов [41, 42], М.А. Минасян [45, 46], Л.В. Тузов [81] и др.; виброизолирующими опорами нового поколения занимались О.О. Мугин [47], A.M. Уланов [83], Б.А. Гордеев [18], А.И. Яманин, И.А. Яманин [105] и др.

Вибропрочность исследовалась Г.Д. Чернышевым [86], В.М. Никишиным [52], Б.К. Балкжом [7, 8] и др.

Вопросы высокочастотных колебаний - В.А. Янчеленко [106 - 108], В.Н. Луканиным [39], B.C. Руссинковским [48, 49, 66 - 68], М.Е Павловым [ 58 - 60], А.Л. Яковенко [95] и др.

Проблемы распространения высокочастотной вибрации в деталях двигателя рассмотрены недостаточно подробно. Изучение процессов передачи и поглощения колебательной энергии в деталях двигателя предполагает большие возможности для снижения высокочастотной вибрации и связанного с ней структурного шума. Этому вопросу в работе уделено основное место.

На основании исследований, проведенных различными авторами, можно выделить следующие основные источники вибрации и шума двигателя в порядке убывания интенсивности [20]:

1) процесс сгорания;

2) удары поршней при перекладках;

3) топливная аппаратура;

4) газораспределительный механизм;

5) зубчатые передачи.

Данные источники порождают силы и моменты, которые передаются на корпусные детали, создавая структурный шум СА.

Рисунок 1.1.1 - К анализу причин возникновения вибрации: 7-поршень, 2-палец, 3-шатун, ^-коленчатый вал, 5-масляный картер, 7-головка блока цилиндров; Рг-силы давления газов; Т7;, Т^-силы, возбуждаемые в опорах двигателя, а-угол поворота коленчатого вала

Рассмотрим более подробно силы и моменты, порождаемые процессом сгорания, как наиболее интенсивного источника по результатам испытаний, проведенных в [121], [39, 40] и др. Возникающая при сгорании газовая сила

действует на поршень и стенки камеры сгорания и распространяется далее по трем путям (рисунок 1.1.1):

1) на картерную часть блока цилиндров 5 и масляный картер 7 через поршень 7, палец 2, шатун 3, коленчатый вал 4.

2) через головку 6 и шпильки крепления головки блока к блоку цилиндров.

3) на блок через гильзу цилиндров при перекладке поршня 7.

Исследования, проведенные специалистами фирмы «Nissan» [132], показали, что основная доля вибрации передается по первому пути (70...80 %). Остальная доля остается на второй и третий пути. При распространении вибрации по второму пути передача происходит вдоль стыка «прокладка - головка цилиндров». Это объясняется тем, что стык имеет достаточную жесткость для передачи вибрации. На третий путь остается самая малая доля передачи вибрации, так как гильза отделена от блока рубашкой охлаждения, где и происходит значительное демпфирование колебаний охлаждающей жидкостью. Это отмечено также в работе С.А. Бершадского [10].

Интенсивность, форма и характер распространения волн, распространяемых по наружным поверхностям деталей остова, в значительной степени зависят от динамических и вибрационных характеристик конструкции. Эти волны возникают при возбуждении деталей на частоте собственных колебаний и в зависимости от сложности конструктивного исполнения могут иметь различный характер изменения амплитуд.

Силы давления газов вызывают крутящий и опрокидывающий моменты. Поэтому любая неравномерность в величине крутящего момента, приложенного к коленчатому валу, отражается на опорах двигателя.

У двигателей, конструктивно полностью уравновешенных, некоторая неуравновешенность имеет место за счет разницы масс поступательно движущихся деталей.

Кроме того, из-за различной жесткости и демпфирующих свойств деталей, наличия зазоров и смазки в их сопряжениях в одном случае и отсутствия

таковых в другом случае в каждый момент времени Г] ф Г2, (рисунок 1.1.1) т.е. силовые возмущения передаются на опоры двигателя в разных фазах. В [15] специалистами установлено, что в отдельных случаях (например, для дизелей типа ЧН 18/20) эта разность фаз может соответствовать 0,1 с. Таким образом, на опорах двигателя постоянно существует неуравновешенная периодическая возмущающая сила Т7/-/7^. Обладая сплошным спектром, она способна возбуждать колебания двигателя на опорах в области низких частот.

—а—А, ЯМ3-642;—о-Л, ЯЯМЗ-642; —V-р ЯМЗ-236

Рисунок 1.1.2. - Амплитуды А виброперемещений и силы передаваемые на боковые опоры, двигателей ЯМЗ-2Э6 и ЯМЗ-642

Также значительный вклад в вибрацию вносит неравномерность чередования вспышек топлива в цилиндрах [85]. В качестве такого примера можно привести работы по созданию Ярославским моторным заводом шестицилиндрового двигателя ЯМЗ-642 с равномерным чередованием вспышек через 120°, в отличие от серийного двигателя типа ЯМЗ-2Э6, у которого неравномерное чередование вспышек (90°-150°-90° и т.д.). Несмотря на то, что масса

силового агрегата с двигателем ЯМЗ-2Э6 примерно в 1,6 раза больше, чем масса двигателя ЯМЗ-642 без коробки передач и сцепления, виброперемещения и силы, передаваемые через подвеску дизеля ЯМЗ-236 выше, чем у ЯМЗ-642 (рисунок 1.1.2.).

Изучение вибрации проводится как расчетным, так и экспериментальным путем. Постановка экспериментов требует значительных затрат материальных ресурсов и времени, а иногда и вовсе невозможна. В тоже время расчетное изучение вибрации позволяет оперативно дать ответы на интересующие вопросы. Данная работа будет посвящена расчетному исследованию вибрации СА.

1.2 Методы расчета вибрационного состояния силовых агрегатов

Силовой агрегат является сложной динамической системой. Анализ таких систем с отражением фактического уровня коэффициентов демпфирования во всем многообразии возникающих колебаний (крутильных, изгибных, продольных и дополнительных связанных форм) представляет собой крайне сложную задачу.

Расчетные методы можно разделить на два вида: 1) аналитические, 2) численные.

В первых аналитических моделях двигатель представляется твердым телом или системой твердых тел на упругом основании. Такие модели описаны в трудах S. S. Mochtasebi [126], проф. O.K. Найденко [50], Н.В Григорьева [20], В.Е. Тольского [78] , и др. В ряде работ предприняты первые попытки проследить влияние КП на двигатель.

В расчетной схеме (рисунок 1.2.1) двигатель представляется абсолютно жестким телом, имеющим шесть степеней свободы, а возмущающими силами являются силы инерции и переменная составляющая опрокидывающего момента.

Если колебательная система одномерная линейная, то возможны следующие допущения: амортизируемый объект, имеющий массу М, является абсолютно жестким, а его амортизирующее крепление, опирающееся на абсолютно жесткий фундамент, безинерционно и обладает жесткостью Кг и коэффициентом вязкого трения С.

кг. ■

г1

ЛК /

/ О? /

о

. г4

/

/

т с

/ х Ту

>>

-ф-----фф

Рисунок 1.2.1 - Представление дизеля 12ЧН 18/20 как жесткого тела

При непосредственном приложении возмущающей силы Р(!) к массе М абсолютная координата г центра её тяжести, отсчитываемая от его равновесного положения, находится из дифференциального уравнения:

'¿ + 2 пг + Л2г = (1.2.1)

М У

где X — круговая частота свободных колебаний объекта на амортизаторах, лишенных трения (Я=0);

(12-2)

п — параметр, характеризующий трение, введенное в колебательную систему;

п = Ш- (ьгз)

При нулевых начальных условиях (г0 = 0; ¿0 = 0 ):

z = —\P(r)e-n{t-T) sin A.(t - r)dr, (1.2.4)

ЛМ ¡

где X* - круговая частота затухающих свободных колебаний объекта на амортизаторах, обладающих трением (R^O);

л*=л1л2-и2. (1.2.5)

Когда г0 и ¿о или одна из этих величин отлична от нуля, то равенство (1.2.4) не является общим интегралом, но остается частным решением дифференциального уравнения (1.2.1). Общий интеграл будет иметь следующий вид:

- при затухающих свободных колебаниях Х>т

£ ГТг • 7 . ~ . ,

-о +

zo + + 2z0z0 sin(A+t + arctg - )? (1.2.6)

^ л \ \J V \J U V fj

Л* nzñ + zr

- при затухающем апериодическом движении Х<п:

г = е-"'(2оскл1п2-у121 + л1п2-Л2Г). (1.2.7)

-уп —Л

Полученные таким способом расчетные уровни (Ь6р) и амплитуды (хбр) вибрации на лапе двигателя, не согласуются с действительными значениями уровней (Ьбэ) и амплитуд (рс6э) вибрации двигателей (см. таблица 1.2.1).

Таблица 1.2.1 - Расчетные и экспериментальные значения вибрации на частоте 180 Гц двигателя 12 ЧН 18/20 [20].

мм х6э^ мм L6p дБ Ь6э дБ

0,026 0,072 61 86

Такое расхождение в значениях, полученных разными путями, является следствием ряда допущений: 1) параллельность осей координат приложения силы главным центральным осям инерции; 2) перемещение тела в направлении одной из осей не приводит к возникновению реакций в направлении дру-

гих осей; 3) невозможность учета влияния подвижных звеньев: 4) сложность в определении и наложении возбуждающей силы.

Низкая сходимость расчетных и экспериментальных данных по этой модели привела к созданию другой расчетной модели, где учитывалось наличие подвижных звеньев и нагружение возбуждающей силой производилось более корректно.

Ггможя гтжмтров

а) б)

Рисунок 1.2.2. - Дискретная упруго-массовая модель одноцилиндрового двигателя: a) C.W. Chapman'а; б) JI.B. Тузова - A.A. Скуридина

Такие модели описаны в трудах C.W. Chapman'a [115], проф. JI.B. Тузова и A.A. Скуридина [6]. Здесь двигатель представлялся как система твердых тел, связанных друг с другом упругими и демпфирующими связями. Такая модель позволяет учесть: 1) различия упруго-массовых характеристик отдельных элементов двигателя; 2) силы давления газов в цилиндре в зависимости от особенностей процесса воспламенения в цилиндре.

Поршень массой w; связан с шатуном т2 упругой и демпфирующей связями, характеризующимися соответственно жесткостью ki и коэффициентом демпфирования с1. Далее шатун связями к2 и с2 (жесткость и коэффициент демпфирования шатуна) соединен с коленчатым валом, имеющим массу

тпз и значения жесткости при сжатии щек кривошипа к3 и коэффициента демпфирования с3. Коленчатый вал связан с корпусом двигателя, имеющим массу т4. Последний связан с неподвижным основанием связями к4 и с4 - жесткость и коэффициент демпфирования амортизаторов. Корпус двигателя связан также с головкой т5 цилиндра жесткостью к5 и коэффициентом демпфирования с5 силовых шпилек, крепящих головку к корпусу.

Жесткости деталей определяются при их деформировании сжатием.

Возбуждающим усилием является /-я гармоника газовой силы, приложенная к поршню и головке цилиндров. Одним из важных допущений является то, что колебания происходят только в одном направлении, вдоль которого располагается единственная координатная ось X (рисунок 1.2.26).

Исследование сводится к решению системы уравнений движения каждого /-го звена в виде:

т1 с; к,{х, ~ )= Р,- (1.2.8)

Решение обычно отыскивается в виде:

хг = Al cos cobt + Bt sin соbt, (1 -2.9)

где A» B¡ - косинусная и синусная составляющие амплитуды виброперемещения i-й массы;

соь - круговая частота колебаний.

Результирующие виброперемещение находят из выражения:

(1.2.10)

Дальнейшее развитие таких моделей - это создание развернутых расчетных схем двигателей [20]. Все расчетные уравнения составляются в безразмерной форме, так как при этом происходит автоматическое масштабирование входящих в уравнение параметров, которые, будучи размерными, менялись бы в очень широком диапазоне.

£

+

ооГ1

С") ¿Г"»

£ + ±

л

л •1

ВЦ £ Оч

к

Г1

+

Рисунок 1.2.3 - Развернутая расчетная схема двигателя 12 ЧН 18/20

Для перехода к безразмерным параметрам выбирается некоторый условный участок, обладающий жесткостью, длиной и массой (рисунок 1.2.3). Также вводится условная частота колебаний:

си0 =

о

т0103

(1.2.11)

где - изгибная жесткость участка; то — масса участка; 1о - длина участка.

Основным матричным уравнением, позволяющим вычислить перемещения в характерной точке цепной системы, является:

[Р1"] = [Н1"][дкЪ (1.2.12)

где - матрица эквивалентных возбудителей в точке к системы, заменяющая действия всех возбуждающих сил, действующих в различных точках системы;

[Я]"] - матрица динамической стойкости системы в точке к; \Як\'~ матрица перемещений (угловых и линейных) в точке к.

На основании матричных уравнений (1.2.12), составленных для всех точек системы от 1 до п, приходим к системе линейных уравнений, решая которые и определяем величины перемещений [20].

Для определения собственных частот колебаний системы достаточно приравнять нулю определитель матрицы Н\п и найти корни полученного уравнения Л^

Собственные частоты и колебаний определяются по соотношению:

В [6] показана эффективность применения данной методики для расчета многоцилиндрового двигателя 12ЧН 18/20.

Таблица 1.2.2 - К расчету уровня вибрации дизеля 12ЧН 18/20

Звено 1 2 3 4 5

ть кг 10 32 146 887 266

Н/м 6,5 ЗД 12,8 0,4 19,2

cf 10*3, Н-с/м 8 10 16 26 25

При указанных в таблице 1.2.2 значениях упруго-массовых и демпфирующих параметров звеньев получены следующие характеристики вибрации: соъ = 1130 с1; Р= 1,257хЮ5 Н; = 5,0х10"3м. L6p -86 дБ; £5э=87 дБ

Развитие CAD/CAE/CAM-технологии, численных методов исследования и реализующих эти методы профессиональных программных продуктов позволило значительно расширить возможности рассматриваемых дискретных упруго-массовых моделей.

В [98] осуществлен численный расчет многоцилиндрового дизеля (рисунок 1.2.4) с помощью программного продукта Working Model 2D при этом были учтены: 1) закон изменения возмущающих сил, полученные оцифров-

кой индикаторной диаграммы; 2) последовательность возмущения (учет порядка работы цилиндров).

Рисунок 1.2.4 - Упруго-массовая модель 6-цилиндрового двигателя ЯМЗ-2Э6 (программный продукт Working Model 2D): М) - массы поршней; М2 - массы шатунов; М3 - масса коленчатого вала; М4 - масса корпуса; М5 -масса амортизирующих опор; Мб - масса блочных головок цилиндров

В таблице 1.2.3 представлены результаты экспериментального измерения уровней вибрации дизелей: судового 12ЧН 18/20 [99] и автомобильного ЯМЗ-236 в сравнении с результатами их расчетов традиционным и численным методами.

Таблица 1.2.3 - Сопоставление результатов численного и аналитического расчета амплитуды виброперемещений корпуса двигателей, мм

Расчет 12ЧН 18/20 ЯМЗ-236

Аналитический 0,05 —

Численный 0,068 0,076

Эксперимент 0,072 0,073

В.В.Ломакиным [38] и Jle Чонг Кыонгом [36] разработана упруго-массовая модель колебаний силового агрегата полноприводного автомобиля 4x4 (рисунок 1.2.5) от возбуждающего воздействия дороги (qi(t) и q2(t)).

Рисунок 1.2.5 - Упруго-массовая модель СА в составе полноприводного автомобиля

В модели учтены упругие связи и демпфирование в сопряжениях между: силовым агрегатом и раздаточной коробкой передач (Км, См), силовым агрегатом и рамой автомобиля в зоне передней (К„са> Спса) и задней (Кзса, Сзса) виброизолирующей опоры, раздаточной коробки передач и рамой автомобиля (Крю Срк), рамой автомобиля и передними (Кпп, Спп) и задними (Кзп, Сзп) колесами, передними (Кшп, Сшп) и задними (Кшз, Сшз) колесами и дорогой. В СА, раздаточной коробке передач и раме автомобиля подвижные звенья не моделировались. Они были учтены инерционными свойствами для силового агрегата - это масса (гп]), момент инерции (1са) и угол поворота (фса); раздаточной коробки передач - масса (ш2); рамы автомобиля - масса (т3), момент инерции дподр) и угол поворота (фПОдр)-

Модель позволяет определить колебания силового агрегата с учетом влияния дороги в вертикальной плоскости. Для решения системы дифференциальных уравнений используется метод Рунге-Кутта, реализованный в математическом пакете «МаИ^аЬ 7.0». Частоты колебаний системы определяются с помощью преобразования Фурье.

50 40 30 20 10 0

о о.о: 004 Щй о.оя ол 0.12

Рисунок 1.2.6 - Виброускорение С А при движении автомобиля со скоростью

100 км/ч на 5-й передаче

Сравнение результатов расчета и результатов эксперимента показали хорошую сходимость по величине амплитуд, но неудовлетворительную по фазе колебаний (рисунок 1.2.6).

Таким образом, упруго-массовые модели позволяют с достаточной степенью точности прогнозировать низкочастотную вибрацию двигателей и силовых агрегатов, но им присущи следующие недостатки: 1) сложность определения упругих и демпфирующих свойств деталей; 2) невозможность учитывать изгиб деталей (блока, коленчатого вала); 3) невозможность учитывать геометрию деталей; 4) определяют только парциальные колебания в одном направлении.

С помощью упруго-массовых моделей определялись вибрационные параметры двигателя. Расчетная модель В.В.Ломакина и Ле Чонг Кыонга не учитывает СА, как источник вибрации, что отразилось на его моделировании как твердого тела с инерционными характеристиками.

Указанные недостатки упруго-массовых моделей устраняются при применении для решения задачи о низкочастотной вибрации трехмерного твердотельного моделирования (рисунок 1.2.7), так называемой технологии

виртуального проектирования (VPD-технологии). В этом случае используются программные продукты «среднего» уровня (Euler, MSC.visual Nastran Desktop 4D, Cosmos Motion и др.) в среде которых либо создается или туда импортируется расчетная модель[5, 11, 100 - 103]. В качестве силовых граничных условий используется оцифрованная индикаторная диаграмма.

Рисунок 1.2.7 - Твердотельная модель 2-х цилиндрового двигателя

В работах П.В. Сафронова [70, 71] и М.А. Карпова [28, 29] такие модели используются для исследования влияния движения масс внутри корпуса двигателя и способа наложения инерционных сил на спектр колебаний двигателей и С А на подвеске. Основные допущения: 1) коленчатый вал вращается относительно своей оси по заранее заданному закону; 2) величина мгновенного значения индикаторного момента определяется мгновенным значением газовой силы, изменяющейся в течение рабочего цикла двигателя; 3) постоянство угловой скорости коленчатого вала; 4) закон изменения угла поворота коленчатого вала линейный; 5) демпфирование в опорах учитывается как произведение коэффициентов линейного демпфирования на скорость удлинения соответствующих опор.

Для проведения такого анализа используется уравнение Лагранжа второго рода в виде:

а_ dt

dL

(1.2.14)

где qi - обобщенное перемещение СА на опорах;

q, - обобщенная скорость колебаний СА на опорах

L — функция Лагранжа, L=T-U, где Г и U - соответственно потенциальная и кинетическая энергии системы.

Qt - обобщенная сила, соответствующая i-му обобщенному перемещению.

Потенциальная энергия исследуемой конструкции накапливается лишь в упругих опорах. Она определяется как сумма энергий деформации всех двенадцати элементов упругости1 (рисунок 1.2.7):

U = Lcx,-(Ax,)2+Lcy,-(Ayf+l-Cz,-(Az,r, 0-2Л5>

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Новиков, Дмитрий Сергеевич, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ источников

1. Абрамишвили, М. М. Влияние порядка работы цилиндров V-образногого восьмицилиндрового двигателя на нагруженность опор коленчатого вала [Текст]/ М. М. Абрамишвили, Б. М. Енукидзе// Автомобильная промышленность. - 1983 - №8. - с. 8 - 9.

2. Абрамишвили, М.М. Опыт доводки двигателя при определении порядка работы цилиндров [Текст]/ М. М. Абрамишвили, Б. М. Енукидзе// Двигателестроение. - 1986 - №2. с. 51 - 53.

3. Арзамасов, Б. Н. Конструкционные материалы: Справочник [Текст]/ Б. Н. Арзамасов, В. А. Бронстрем, Н. А. Буше и др./ под. общ. ред. Б.Н. Арзамасова. - М.: «Машиностроение», 1990. - 688 с.

4. Алексеев, Н. М. Справочник по триботехнике. Том №2 [Текст]// Н.М. Алексеев и др./ под. общ. ред. М. Хебды, А. В. Чичинадзе. - М.: Машиностроение, 1990.-411 с.

5. Ашишин, А. А. Совершенствование методов анализа возмущений порпшневых двигателей внутреннего сгорания и способов улучшения их уравновешенности [Текст]: Автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.04.02 / А. А. Ашишин - Москва, НАМИ. 2011 - 17 с.

6. Байков, Б. П. Дизели: Справочник [Текст]/ Б. П. Байков, В. А. Ваншейдт, И. П. Воронов и др./ под. ред. В.А. Ваншейдта, H.H. Иванченко, JI.K. Коллерова. - JL: Машиностроение, 1977. - 480 с.

7. Балюк, Б. К. Вибрационная прочность двигателей внутреннего сгорания [Текст]/ Б. К. Балюк - Киев: Наукова думка, 1983. - 104 с.

8. Балюк, Б.К. Расчет долговечности вибронагруженных элементов двигателей [Текст]/ Б. К. Балюк// Двигателестроение. - 1981- №5. - с.13-16.

9. Батэ, К. Численные методы анализа и метод конечных элементов [Текст]/ Батэ К., Вилсон Е. - М., Стройиздат., 1982. - 448 с.

10. Бершадский, С. А. Снижение вибрации и шума поршневых компрессоров [Текст]/ С.А. Бершадский. - JL: Судостроение, 1990. - 272 с.

11. Блаженнов, Е. И. Низкочастотная вибрация двигателей с переменной степенью сжатия с кривошипно-шатунным механизмом [Текст]/ Е. И. Блаженнов, и др.// Научно - технический вестник Поволжья . - 2011. - №4. -с. 102-108.

12. Бруяка, В. А. Инженерный анализ в ANSYS Workbench: Учебное пособие [Текст]/ В. А. Бруяка, В. Г. Фокин, Е. А. Солдусова. - Самара: Са-мар. гос. тех. ун.-т, 2010.-271 с.

13. Вернигор, В. Н. Модальный анализ механических колебаний упругих систем [Текст]/ В.Н. Вернигор, A.JI. Михайлов. - Рыбинск: Рыбинский дом печати, 2001.-288 с.

14. Веселов, Д. А. Численное исследование напряженно-деформированного состояния распылителей форсунок дизелей [Текст]: Ав-тореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.04.02 / Д. А. Веселов - Москва, НАМИ. 2010-17 с.

15. Висленко, А. А. Изменение конструкции ДВС с целью снижения динамических нагрузок на детали остова [Текст]/ А. А. Висленко, А. И. Мака-ренков, М.А. Погорилицер // Современные проблемы кинематики и динамики ДВС: Тез. докл. Всесоюзн. науч.-техн. конф. - Волгоград, 1985. - с. 87-90.

16. Галевко, В. В. Некоторые методические аспекты создания виброакустического контроля качества ДВС и агрегатов автомобиля в производственных условиях [Текст]// 5-е Луканиские чтения. Решение энергоэкологических проблем в транспортном комплексе: тезисы докладов научно-технической конференции./ В. В. Галевко - М., МАДИ (ГТУ), 2011. с. 162-164.

17. Генкин, М. Д. Поток энергии колебаний как критерий виброактивности механизма [Текст]/ Генкин М. Д. Яблонский В. В.// Энергомашиностроение. - 1965. -№ 5. с. 55-58.

18. Гордеев, Б. А. Системы виброзащиты с использованием инерционности и диссипации реологических сред [Текст]/ Б. А. Гордеев и др. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. - 176 с.

19. ГОСТ P 41.51-2004 (Правила ЕЭК ООН № 51). Единообразные предписания, касающиеся сертификации транспортных средств, имеющих не менее четырёх колёс, в связи с производимым ими шумом.

20. Григорьев, Н. В. Вибрация энергетических машин [Текст]: Справочное пособие/ под. общ. ред. Н. В. Григорьева - Д.: Машиностроение, 1974.-464 с.

21. Дымшиц, И. И. Коробки передач [Текст]/ И. И. Дымшиц. - Л. Машгиз, 1960.-360 с.

22. Ефремов, А. К., Экспериментальное исследование волновых процессов при упругопластическом ударе [Текст]/ А. К. Ефремов, Смирнов А. В. -М.: Машиностроение, 1972. - 121 с.

23. Жидков, Г. И. Условия формирования колебаний в системе -гидротрансформатор гусеничного трактора кл.З [Текст]/ Г. И. Жидков// Тракторы и сельхозмашины. - 2011. - №8. - с. 17-18.

24. Жидков, Г. И. Вынужденные колебания системы двигатель - гидротрансформатор гусеничного трактора кл.З [Текст]/ Г. И. Жидков// Тракторы и сельхозмашины. - 2011. - №9. - с. 50-51.

25. Иванов, А. И. Об определении критериев вибрационного состояния двигателей [Текст]/ А. И. Иванов, В. М. Рогачев, А. А. Скуридин// Двига-телестроение. - 1989. - № 4. - с. 30-31.

26. Иванов С.Н. Колебания и вибрации трансмиссий автомобилей [Текст]/ С.Н. Иванов// Автомобильная промышленность. - 2009. - №8. - с. 14-17.

27. Карклэ, П. Г. Определение частот и декрементов собственных колебаний конструкций по переходным процессам [Текст]/ П. Г. Карклэ// Учёные записки ЦАГИ. - М.: 1988. - Т. 19, №1.

28. Карпов, М. А. Исследование влияния технологической недеен-тичности масс поршневого комплекта на колебания системы «двигатель-

подвеска» [Текст]/ М. А. Карпов. МАДИ (ГТУ). - М., 2008 - 5с.-Деп. в ВИНИТИ, № 768 - В2008.

29. Карпов, М. А. Оценка влияния переменности инерционных характеристик силового агрегата на параметры колебательной системы «двигатель - подвеска» [Текст]: Автореф. дис. канд. техн. наук 05.04.02/ М. А. Карпов - М. МАДИ, 2008. - 22с.

30. Кенсман, Л. Т. Методы моделирования колебательного процесса и трения в двигателе [Текст]/ Л. Т. Кенсман, В. Т. Желтяков. - Ярославль: Изд-во ЯГТУ, 1999.-51 с.

31. Коднир, Д. С. Контактная гидродинамика смазки деталей машин [Текст]/ Д. С. Коднир. - М.: Машиностроение, 1976. - 304 с.

32. Контроль шума в промышленности. Предупреждение, снижение и контроль промышленности в Англии. [Текст]// под. ред. Дж. Д. Вебба. - Л.: Судостроение, 1981. - 312 с.

33. Курбатов, И. Г.Анализ переходных процессов в колебательной системе автомобильного силового агрегата при апереодических возмущениях [Текст]: Дис. канд. техн. наук 05.04.02/ И. Г. Курбатов. - Ярославль, ЯГТУ, 2007г.

34. Лебедев, В. Г. Алгоритм определения собственных частот и декрементов колебаний по результатам измерений [Текст]/ В. Г. Лебедев// Сб. докладов III симпозиума: Колебания упругих конструкций с жидкостью. -М.: ЦНТИ «Волна», 1976.

35. Левитский, Н. И. Колебания в механизмах [Текст]/ Н. И. Левит-ский - М.: Наука, 1988. - 336 с.

36. Ле Чонг Кыонг Улучшение вибрационный характеристики силового агрегата полноприводного легкового автомобиля при движении по неровной дороге методами многокритериальной параметрической оптимизации

[Текст]: Автореф. дис. канд. техн. наук 05.05.03/ Ле Чонг Кыонг - М., МА-МИ, 2008. - 23с.

37. Ли Мин Демпфирование резонансных колебаний гироскопических систем активным динамическим гасителем [Текст]: Автореф. дис. ... канд. техн наук. 05.11.03/Ли Мин. -М.: МГТУ им. Баумана, 2008. - 19 с.

38. Ломакин, В. В. Теоретическое исследование вибрационной характеристики силового агрегата полноприводного легкового автомобиля при движении по неровной дороге [Текст]/ В. В. Ломакин, Ю. В. Деменьтьев, Ле Чонг Кыонг// Известия ВУЗов. Сер. «Машиностроение». - 2007. - №11. - с 24-35.

39. Луканин, В. Н. Шум автотракторных двигателей внутреннего сгорания [Текст]/ В. Н. Луканин - М.: «Машиностроение», 1971. - 273 с.

40. Луканин, В.Н. Экспериментальные исследования колебаний наружных стенок картера двигателя Д37Е [Текст]/ В. Н Луканин, В. И. Варламов // Тр. Моск. автомоб.- дор. ин-та. - 1972. - № 49, - С. 174-181.

41. Ляпунов, В. Т. Резиновые виброизоляторы: Справочник. [Текст]/ В. Т. Ляпунов, Э. Э. Лавендел, С. А. Шляпочников - Л.: Судостроение, 1988. -216с.

42. Ляпунов, В. Т. Виброизоляция в судовых конструкциях [Текст]/ В. Т. Ляпунов, A.C. Никифоров - Л.: Судостроение, 1975. - 232 с.

43. Мартемьянов, И. В. О динамике и уравновешивании V-образных шестицилиндровых двигателей с углом развала цилиндров 60° [Текст]/ И.В. Мартемьянов // Автомобильная промышленность. - 1972. - №2. - с. 6 - 11.

44. Милев, Ю. М. Вибрация шатуна высокооборотного двигателя внутреннего сгорания [Текст]: Автореф. дис. ... канд. техн наук 05.04.02/ Ю. М. Милев - Л.: ЖИ, 1990. - 20 с.

45. Минасян, М. А. Опыт практического использования спирального тросового виброизолятора в судовых условиях [Текст]/ М. А. Минасян // Двигателестроение. - 1996. - с. 35 - 37.

46. Минасян, М. А. Эффективность вибрационной защиты судовых дизель-генераторных агрегатов, смонтированных на спиральных тросовых виброизоляторах [Текст]/ М. А. Минасян// Двигателестроение. - 1999. - № 4. -с. 11 - 14.

47. Мугин, О. О. Теоретическое и экспериментальное исследование и разработка гидроопор силовых агрегатов машин [Текст]: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. 05.02.18/ О. О. Мугин - М. Учреждение Российской Академии Наук Институт Машиноведения им. A.A. Благонравова РАН, 2008. - 20 с.

48. Мягков, JL Л. Анализ и пути снижения структурного шума корпусных деталей быстроходных дизелей методом математического моделирования [Текст]/ Л. Л. Мягков, В. С. Руссинковский, Н.Д. Чайнов// Авиационно - космическая техника и технология (Харьков). - 2003. -, №5 - с.51-55.

49. Мягков, Л. Л. Программный комплекс для расчета вибрации и структурного шума корпусных деталей автомобильного дизеля [Текст]/ Л. Л. Мягков, В. С. Руссинковский, Н. Д. Чайнов// Двигатели внутреннего сгорания: Всеукраинский научно-технический журнал (Харьков). - 2004. - №2. - с. 105-110.

50. Найденко, О. К. Динамика корабельных энергетических установок с двигателями внутреннего сгорания [Текст]/ О. К. Найденко.- Л.: Воен.-морск. акад., 1974 - 538 с.

51. Нан Вай Расчетное проектирование конструкций машинного отделения по условиям вынужденной вибрации и металлоемкости [Текст]: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. 05.08.03/Нан Вай. - С-П.: СПГМту, 2008. - 22 с.

52. Никишин, В.М. Оценка вибропрочности картерных деталей силового агрегата [Текст]/ В. М. Никишин, А. А. Макушин, Д. С. Фаттахов// Тракторы и сельхозмашины. - 2011. - №7. - с. 40 - 42.

53. Окунев, А.П. Оценка влияния системы выпуска отработавших газов на вибрационное состояние легкового автомобиля на режиме разгона [Текст]/ А.П. Окунев и др.// Журнал автомобильных инженеров. — 2011. -№5.-с. 28-29.

54. Орлов, П. И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие в двух книгах [Текст]/ П. И. Орлов// под ред. П. Н. Усачева.- М. Машиностроение, 1988. - 560 с.

55. ОСТ 23.3.23-88 Предельные значения шумовых и вибрационных характеристик

56. ОСТ 24.060.12-72. Нормы и методы контроля шума дизелей и газовых двигателей.

57. ОСТ 37.001.266-83 Шум автомобильных двигателей. Допустимые уровни и методы измерений.

58. Павлов, М. Е. Моделирование колебательных процессов транспортного дизеля 8 ЧН 13/14 с использованием модуля ANSYS/LS-DYNA [Текст]// М. Е. Павлов А. Н. Сорокин// Сборник трудов Четвертой конференции пользователей программного обеспечения CAD-FEM GmbH (Москва, 2122 апреля 2004 г.). /Под ред. А.С. Шадского. - М.: Полигон-пресс, 2004. с. 124-126.

59. Павлов, М. Е. Разработка метода анализа вибрационного состояния дизельных двигателей [Текст]: Дис. ... канд. техн. наук: 05.04.02/ М. Е. Павлов - Ярославль, 2005. - 127 с.

60. Павлов, М. Е. Использование модуля ANSYS/LS-DYNA при моделировании колебательных процессов [Текст]/ М. Е. Павлов// Вестник компьютерных и информационных технологий. - 2005. - №3. - с. 35-38.

61. Попков, В. И. Виброакустическая диагностика и снижение виброактивности судовых механизмов [Текст]/ В. И. Попков. - Д.: Судостроение, 1974.-221 с.

62. Попык, К. Г. Конструирование и расчет автомобильных и тракторных двигателей [Текст]/ К. Г. Попык. - М. Высшая школа, 1973. - 400 с.

63. РД 37.001.008 - 83 «Вибрация силовых агрегатов автомобиля. Методы измерения. Рекомендуемые допустимые значения».

64. Регнер, Г. Анализ переходных ездовых циклов с применением совместного моделирования CRUISE-BOOST [Электронный ресурс]. - Ре-

жим доступа http://www.aps-c.ru/publications/boost cruise rus.pdf (Дата обращения 18.04.2011).

65. Романовский, П. И. Ряды Фурье. Теория поля. Аналитические и спектральные функции. Преобразование Лапласа [Текст]/ П. И. Романовский. - М: «Наука», 1980. - 336 с.

66. Руссинковский, В. С. Разработка метода расчета вибрации и структурного шума корпусных деталей автомобильных дизелей [Текст]: Ав-тореф. дис. ... канд. техн. наук. 05.04.02/ В. С. Руссенковский. - М. МГТУ им. Баумана, 2005. - 17 с.

67. Руссинковский, В. С. Возможности математического моделирования для улучшения акустических характеристик конструкции корпуса автомобильного двигателя [Текст]/В. С. Руссенковский, Н. Д. Чайнов// Авт. и тракторные двигатели: Межвуз. сб. науч. трудов. - М., 2001. - Вып. XVII. -С.182- 187.

68. Руссенковский, В. С. Использование метода передаточных функций при численном расчете вибрации и структурного шума блока цилиндров автомобильного двигателя [Текст]/ В. С. Руссенковский, Н. Д. Чайнов// Актуальные проблемы управления качеством производства и эксплуатации автотранспортных средств: Материалы X МНТК. - Владимир, 2004. - с.289 - 291.

69. Рыбаков, В. К. Новое семейство дизелей Mercedes Benz ОМ 651 [Текст]/ В. К. Рыбаков, А. Ю. Дунин// 4-е Луканинские чтения. Решение энергоэкологических проблем в транспортном комплексе: тезисы докладов научно-технической конференции. - М. МАДИ (ГТУ) - 2009. с. 100-102.

70. Сафронов, П. В. Влияние переменности инерционных характеристик силового агрегата на его колебания на подвеске [Текст]/ П.В. Сафронов// Совершенствование энерго-экологических показателей автотракторных двигателей. Сборник научных трудов. - М., МАДИ, 2010 - с 65-78.

71. Сафронов, П. В. Влияние переменности инерционных характеристик силового агрегата на его колебания на подвеске [Текст]/ П.В. Сафро-

нов// 4-е Луканинскне чтения. Решение энергоэкологических проблем в транспортном комплексе: тезисы докладов научно-технической конференции - М., МАДИ, 2009. с. 73 - 74.

72. Скиндер, И. Б. Исследование и разработка конструкции подвески двигателя ЯМЗ-236 [Текст]/ И. Б. Скиндер, В. Е. Тольский, Г. И. Семенов//Автомобильная промышленность. -1961. -№11. - с. 7-11.

73. Скобцов, Е. А. Методы снижения вибрации и шума дизелей [Текст]/ Е. А. Скобцов, А. Д. Изотов, Л. В. Тузов. - М. - Л. «Машгиз», 1962.223 с.

74. Скуридин, А. А.. Пути снижения шума дизелей [Текст]/ А. А. Скуридин, А. М. Пирогов и др.// Двигатели внутреннего сгорания (ЦНИИ-ТЭИтажмаш). - 1979. - № 34. - с. 25 - 28.

75. Смоляков, Д. М. Оценка эффективности уравновешивающих механизмов [Текст]/Д. М. Смоляков//5-е Луканинские чтения. Решение энергоэкологических проблем в транспортном комплексе: тезисы докладов научно-технической конференции - М., МАДИ, 2009. - с. 158-160.

76. Темнов, Э. С. Разработка теоретических основ расчета и конструирования малоразмерных двигатель-генераторных установок, как единой динамической системы [Текст]: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. 05.04.02/ Э. С. Темнов. - Тула. ТулГУ, 2005. -21 с.

77. Тольский, В. Е. Вибродиагностика силовой передачи грузового автомобиля [Текст]/ В. Е. Тольский, Л. И. Толокин //5-е Луканиские чтения. Решение энергоэкологических проблем в транспортном комплексе: тезисы докладов научно-технической конференции - М., МАДИ (ГТУ), 2011 С. 104106

78. Тольский, В. Е. Колебания силового агрегата автомобиля [Текст]/ В. Е. Тольский, Л. В. Корчемный, Г. В. Латышев, Л. М. Минкин. - М.: «Машиностроение», 1976. - 266 с.

79. Трембовельский, Л. Г. Прогнозирование эксплуатационных свойств автотранспортных средств на основе согласованности силовой уста-

новки и силового привода [Текст]: Автореф. дис. ... док. техн. наук. 05.05.03/ Л.Г. Трембовельский. - М. МГИУ, 2005. - 29 с.

80. Труханов, В. М. Трансмиссии гусеничных и колесных машин [Текст]/ В. М. Труханов и др. - М. Машиностроение. - 2001. - 736 с.

81. Тузов, Л. В. Применение динамических характеристик к оценке эффективности систем амортизации дизелей [Текст]/ Л. В. Тузов, М. А. Ми-селев и др.// Двигателестроение. - 1979. - № 1.-е. 31-33.

82. Тэйлор, Р. Шум [Текст]/ пер. с англ. Д.И. Арнольда. - М.: Мир,

1978.

83. Уланов, А. М. Разработка методов расчетов статических, динамических и ресурсных характеристик виброизоляторов из материала МР [Текст]: Автореф. дис. ...докт. техн. наук. 01.02.06/А. М. Уланов. - Самара. СГАУ им. академика С. П. Королева, 2009. - 30 с.

84. Чайнов, Н. Д. Конструирование двигателей внутреннего сгорания [Текст]/ Н. Д. Чайнов и др. - М. «Машиностроение». 2008. - 496 с.

85. Чернышев, Г.Д. V-образный шестицилиндровый дизель с равномерным чередованием рабочих ходов [Текст]/ Т.Д. Чернышев, Я.Б. Письман// Двигателестроение. - 1979. - №5. - с. 19 - 22.

86. Чернышев, Т.Д. Динамические нагрузки в зоне соединения двигателя и коробки передач [Текст]/ Т.Д. Чернышев и др.// Автомобильная промышленность. - 1975. - №5. - с. 9 - 11.

87. Чернышев Г. Д. Исследование эксплуатационных режимов работы двигателей ЯМЗ [Текст]/ Г. Д. Чернышев, Е. П. Слабов, А. Г. Терещук // Автомобильная промышленность. - 1975 - №10. - с. 5 - 7.

88. Чернышев Г. Д., Посталюк И. Г., Семенов Г. И. и др. V-двигатель внутреннего сгорания // Авт. свид. № 521767. Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки. - 1976. - № 26. - с 167.

89. Чернышев Т.Д., Посталюк И.Г., Семенов Г.И. и др. V-двигатель внутреннего сгорания // Авт. свид. № 521768. Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки. - 1976. -№ 26. - с. 167.

90. Чухланцев, С.Г. «Шумящая» составляющая экологически чистых двигателей ЯМЗ [Текст]/ С.Г. Чухланцев, М.Е. Павлов// Автомобильная промышленность. - 2001. - №12. - с. 29-30.

91. Шатров, М.Г. Исследование влияния скоростного режима работы ДВС на уровень его структурного шума [Текст]/ М.Г. Шатров, A.JI. Яковен-ко// Грузовик. - 2011. - №5. - с. 34 - 39.

92. Шатров, М.Г. Конечно-элементное моделирование корпусных деталей двигателя внутреннего сгорания при исследовании его колебательных характеристик [Текст]/ М.Г. Шатров, A.J1. Яковенко, A.B. Мочалов// Сборник трудов МАДИ Совершенствование энерго-экологических показателей автотракторных двигателей - М. МАДИ. - 2010. с. 78-95.

93. Шилов, С. М. Определение динамических характеристик картера коробки дизельного двигателя. [Текст]// Сборник трудов Четвертой конференции пользователей программного обеспечения CAD-FEM GmbK (Москва, 21-22 апреля 2004 г.). /Под ред. А. С. Шадского. - М.: Полигон-пресс. -2004. -с. 124-125.

94. Шилов, С. М. Оценка динамического поведения картера коробки передач транспортного двигателя с помощью модального анализа [Текст]// Сборник трудов Шестой конференции пользователей программного обеспечения CAD-FEM GmbH (Москва, 20-21 апреля 2006 г.). /Под ред. А. С. Шадского. - М.: Полигон-пресс, 2006. - с. 95-100.

95. Яковенко, А. JI. Разработка методики и инструментальных средств для прогнозирования структурного шума двигателя внутреннего сгорания [Текст]: Автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.04.02/ А. JI. Яковенко. -Москва, 2009. - 24 с.

96. Яковенко, А. JI. Применение системы трехмерного моделирования для оценки уравновешенности двигателя внутреннего сгорания [Текст]/ А. JL Яковенко и др.// 5-е Луканинские чтения. Решение энергоэкологических проблем в транспортном комплексе: тезисы докладов научно-технической конференции. - М. МАДИ. 2009. - с. 99-101.

97. Яманин, А. И. Динамика поршневых двигателей [Текст]/ А. И. Яманин, А. В. Жаров. - М.: «Машиностроение», 2003. - 468 с.

98. Яманин, А. И. Расчет виброактивности поршневой машины на начальной стадии проектирования [Текст]/ А. И. Яманин, А. В. Пахомов, А. В. Краснокутский// Двигателестроение. - 2004. - №1. - с. 13-15.

99. Яманин, А. И. Компьютерно-информационные технологии в дви-гателестроении [Текст]/ А. И. Яманин, Ю. В. Голубев, и др. - М. «Машиностроение», 2005. - 480 с.

100. Яманин, А. И. Применение программного продукта MSC. Visual Nastran Desktop 4D для анализа вибрационного состояния двигателей внутреннего сгорания [Текст]/ А. И. Яманин, С. Н. Болдырев, А. Н. Болдырев// CADmaster. - 2003. - №4. - с. 12-15.

101. Яманин, А. И. Исследование динамики механизмов в среде программного продукта Cosmos Motion [Текст]/ А. И. Яманин // Справочник. Инженерный журнал. - 2006. - № 8. - с. 57-61.

102. Яманин, А. И. Исследование динамики механизмов в среде программного продукта Cosmos Motion. Продолжение [Текст] / А. И. Яманин// Справочник. Инженерный журнал. - 2006. - № 10. - с. 57-61.

103. Яманин, А. И. Исследование динамики механизмов в среде программного продукта Cosmos Motion. Продолжение [Текст]/ А. И. Яманин// Справочник. Инженерный журнал. - 2006. -№ 11.-е. 56-61.

104. Яманин, А. И, Расчет напряженно-деформированного состояния шатунов транспортных поршневых двигателей [Текст] / А. И. Яманин, М. Д. Бойков, И. А. Яманин// Турбины и дизели. - 2009. - №3. - с. 40 - 46

105. Яманин, И. А. Амортизатор с управляемыми демпфирующими свойствами [Текст]/ И. А. Яманин и др.// Грузовик. - 2011. - №5. - с. 2 - 5.

106. Янчеленко, В.А. Влияние вынужденных изгибных колебаний коленчатых валов на вибрацию дизелей [Текст]/ В.А. Янчеленко// Двигателестроение. - 1980. -№ 11.-е. 15- 19.

107. Янчеленко, В. А. Математическая модель для расчёта вибрационных полей ДВС [Текст]/ В. А. Янчеленко// Двигателестроение. - 1984. - № 11.-е. 11-16.

108. Янчеленко, В.А. Расчёт и методы снижения вибрации корпусных деталей дизелей средней мощности [Текст]/ В.А. Янчеленко// Двигателестроение. -1981. - № 4.-е. 23 - 25.

109. Aitzetmüller, Н., Using MSC/NASTRAN for Gear Calculation/ Aitzetmüller H., Schuch F.// NASTRAN User's meeting 1996.

110. Affenzeller, J. Einflüsse von Anbauteilen auf die dynamischen Kenngroßen von Motorblocken / Affenzeller J., Priebech H.H., Rainer G. // MTZ. -1984.- 45. -№ 1.-S.5-9.

111. Affenzeller, J. Dynamic structural modeling for low noise engine design / J. Affenzeller, G.E. Thien // Diesel engines passenger cars and light duty veh. conf. London, 5-7 Oct. 1982. - London. - 1982. - p. 125 - 133.

112. Brochmer, A. Werkstoff - und Fügenstellendämfimg/ A. Brochmer// MTZ. - 2009. - №3. - p. 242.

113. Brügmann, G. Methoden der strueturdynamik bei der entwicklung von Motor-Geitriebe-Verbänden/ Von Guillermo Brügmann, Xian Quan Dong, Friedrich -Thomas Heitmann//ATZ.-1993.-№11. - p. 582-590.

114. Chan C. M. P. The correlation between the surface of the engine block vibration and radiated noise for inline diesel engine / C. M. P. Chan, D. Anderton// Internoise 74. - Washington. - 1972.

115. Chapman, C. W. Dynamic loading and some indications of its effect on internal combastien engines/ Chapman C. W.// Proc. The. Inst. Mech. Engrs. . - 1945.-p. 153-221.

116. Ciric - Kostich, S. Nature and mechanism of modal displacement excitation in gear housing walls [Электронный ресурс]. - Режим доступа: Ошибка! Недопустимый объект гиперссылки. (Дата обращения 09.01.09)

117. Fan Jun. Fachrund Schwingungsverhalten bei der umstellung von voll- auf hohlantrieebswellen - neue priifstand - meuthoden/ Jun Fan// ATZ. -1995.-№5.-p. 24-30.

118. Geib, W. Schallflup im autombil/ W. Geib// ATZ. - 1991. - №9. - p. 562-576.

119. Gerner, D. The minimum allowed oil film thickness / D. Gerner, Nquer Le-Nihn// KTF. - 1975. - №7. - p. 202-203.

120. Isaacson, E. Analysis of Numerical methods/ E. Isaacson, H. Bishop Keller.New York Dover Publication In. 1993. - 558.

121. Kindt, Jean-Marie. Etudede la reduction du bruit d'une voiture particulière de moteure diesel/ Jean-Marie Kindt, J. Marty // Ing. Automob.-1978.-№5-6.-p. 407-415.

122. Kolya, T. Zajforrâsok elvâlasztâsa mérôfej segitségével kulônôs tekintettel a gépjarmii sebességvaltôk iizemi zajossâgânak mrghatârozsârâ/ Kolya T// Jârmûvek, mezôgazdasâgi gérek. -1972. -1 19. - №12. - p 445 - 457.

123. Lan Jun Multi-Body nonlinear analysis for engine vibration simulation [Электронный ресурс]/ Jun Lan WCCM VI in conjunction with APCOM'04, Sept. 5-10, 2004 - 1 CD-ROM.

124. Moaveni, S. Finite element analisys. Theory and application with ANSYS/ Moaveni S. - Prentice Hall. Upper Saddle River, NJ, 1999. -500 p.

125. Micelli, D. A New predictive Tool to Design the Silent Powertrain [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http:// www.mscsoftware.com/document/conf/EuroCon2000/technical papers/fiat centro

di ricerche.doc. (Дата обращения 17.04.2011).

126. Mohtasebi, S. S. Investigation of internal combustion engine vibrations in order to reduce noise using a developed model/ S. S. Mohtasebi, M. Ghasemi-Varnamkhasti and etc// Journal of food, agriculture & environment. -2009. - Vol.7 (3&4) - p. 917-919.

127. Richards, E. J. On prediction of impact noise VII: the structural damping of machinery / Richards E. J., Lenzi A. // Jornal of sound and vibration. -

1984.-97 (4).-p. 549-586.

128. Schneider, T., Reduction of Noise Radiation by Computational Analysis of Gearbox Housings / T. Schneider,G. Quintenz// ATZ. - 2004. - №10. - p. 77 - 79

129. Tienhaara, H Guidelines to engine dynamics and vibration // Wartsila. -2004. - №2. -p. 20-25.

130. Vibration and shock handbook //edited by Clarence W. de Silva. - Taylor and Francis Group, 2005. - 1771 p.

131. Wilcox. C. Reducing engine noise changes in the shape of its outersurfaces/ C/ Wilcox, N. Labor// ISATA: Int. Symp. Autom. Technol. and Autom.Munich 25-30 oct. 1987 - 15p.

132. Yashimasa. Hayashi. Analytical study on engine vibration transfer characteristic using single shot combustion/ Hayashi Yashimasa and etc// SAE Technical Paper № 810403- 16p.

133. ZF-Ecosplit 16S151 und 16S 221 die neue Cetriebe-Generation fur den schweren Lkw NK-KD3 07003. - 31 p.

Приложение А Модальный анализ силового агрегата

Таблица А1 - Собственные частоты и формы колебаний двигателя 8ЧН 13/14 полученные экспериментальным и расчетным путем

№

Форма ! Собствен-

ная частота

ьО г, лсСН/V') -1 ^

Результаты модального анализа

в графическом форме.

4

вручение блока во-крут1 оси коленчатого зала

Г:

Лвижение цилиндров левого к

правого

рядов шгока

.. х»лс-вками

560

ЗА]

, движение !

1 |

пилинаров

I ■ 1

I :

левого и

I

правого

I |

| рядов блока .

: с головками | 1 1 : в противо- |

I

фазе

798

Изгиб цилиндров левого и правого рядов блока с голов-

17

ками

Деформация поперечной стенки блока в направлении оси коленчатого вала

Изгиб картерной части блока в точке прилегания поддона

17 Для наглядности в У-УП формах скрыты некоторые детали двигателя

Рисунок А1 - Рассматриваемые модели КП: а) ЯМЗ-202; б) ЯМЗ-2Э9; в) ТМЗ-14.180

Рисунок Б1 - Значение виброускорений в направлении оси у на задней правой опоре двигателя 6ЧН 10,5/12,8 при расчете без учета НА

Рисунок Б2. - Значение виброускорений в направлении оси у на задней правой опоре двигателя 6ЧН 10,5/12,8 при расчете когда представлен НА как распределенная точечная масса

а, м/с2

Рисунок БЗ - Значение виброускорений в направлении оси у на задней правой опоре двигателя 6ЧН 10,5/12,8 при расчете когда НА представляет собой корпусную деталь

Я

тз к Й

о

*

Л)

я к п>

СП

о

я

43

О) й гс Й гр

а к

л>

я Й я м Я X ¡а

X

р »

п> о Я

Е

х

р

>3

п>

-I

й о

СИ

X р

03

я о\

73 р Я

я 5

О >

ю •о

в) г)

Рисунок В1 - Компоновочные схемы двигателей 6ЧН 13/14: а) с развалом

блока цилиндров 90° и углом заклинки кривошипов коленчатого вала 120°; б)

с развалом блока цилиндров 120° и углом заклинки кривошипов коленчатого

вала 120°; в) с развалом блока цилиндров 60° и углом заклинки кривошипов

60°; г) с развалом блока цилиндров 90° и углом заклинки кривошипов одного

ряда 120° и угол заклинки между шатунными шейками разных рядов 30°

Рисунок В2 - Спектр в т. .1 различных кинематических схем двигателя 6ЧН 13/14

Рисунок ВЗ - Спектр в т. V различных кинематических схем двигателя 6ЧН 13/14

Рисунок В4 - Спектр в т. XV различных кинематических схем двигателя 6ЧН 13/14

Рисунок В5 - Спектр в т. Б различных кинематических схем двигателя 6ЧН 13/14

Рисунок В6 - Спектр в т. J при различных положениях ТНВД в развале блока

Рисунок В7 - Спектр в т. и при различных положениях ТНВД в развале блока

е

125-, а, м/с2

100 -

номинальное положение ТНВД -100 + 100

200 400 600 800

Рисунок В8 - Спектр в т. О при различных положениях ТНВД в развале блока

100 1 ям/С2

75'

50-

25-

Исполнение а Исполнение б Исполнение в Исполнение г

£ Гц

200

400

600

800

1000

Рисунок В9 - Спектр в т. } при различных исполнениях блока цилиндров

110-, а, м/с2

100-

90-

80-

70-

60-

50-

40-

30-

20-

10-

Г

Картер КП н i чугуна

Картер КП и i аллюминнсвого сплава

Картер КП И1 магниевого сплава

1(Х) 20О 300 4<Н) 500 600 7(Ю 800 900 1000

Рисунок В10 - Спектр в т. U для картеров коробки передач, изготовленных из разных материалов

70 "" а, м/с2

Картер КП и ) чугуна

Картер КП и ¡ аллюминнсвого сплава

Картер КП и i магниевого сплава

100 200 300

Рисунок В11 - Спектр в т. О для картеров коробки передач, изготовленных из

разных материалов

Рисунок Г1 - Спектр виброускорений в т. V на различных режимах работы двигателя по ВСХ

Рисунок Г2 - Спектр виброускорений в т. X на различных режимах работы двигателя по ВСХ

200 а, м/с 2

(DD =34 Гц

ши =140 Ги

п=1100 мин n= 1300 мин п=1600 мин • n= 1900 мин"

f, Гц

I 1 I

200 300 400

Рисунок ГЗ - Спектр виброускорений в т. S в направлении оси у при работе

двигателя на разных режимах работы его ВСХ. 35-

30-

25-

20-

п=1400 мин п=1600 мин п= 1900 мин

15-

10-

f, Гц

ГО 1*1 |

200 300 400

Рисунок Г4 - Спектр виброускорений в т. У в направлении оси 2 при работе

двигателя на разных режимах работы его ВСХ.

Приложение Г. Выбор расчетных режимов 80

0

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Рисунок Г5 - Изменения параметров СКЗ виброускорений на корпусных деталях СА в направлении оси х при работе двигателя на разных режимах ЧСХ при «=1200 мин"1

300

250

200

150

100

о

200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000

Рисунок Г6 - Изменение СКЗ виброускорений в месте установки виброизоли-

рующих опор при работе двигателя на режиме п=1200 мин"* ЧСХ в направле-

нии оси у.

Приложение Г. Выбор расчетных режимов 70-,

6050403020-

100 200 300 400

Рисунок Г7 - Спектр виброускорений вт. Э при работе двигателя на различ-

ных режимах ЧСХ при п =1200 мин" .

а, м/с 2

Фрагмент А (2,5:1)

-О 600 Нхм2

2000 Нхм 2 1800 Нхм2

1400 Нхм2 1200 Нхм2

1000 Нхм2 800 Нхм 2

•^600 Нхм 2 400 Нхм 2 200 Нхм2

0 100

Рисунок Г8 - Спектр в т. V при работе двигателя на различных режимах ЧСХ при п=1200 мин"1.

Фрагмент А (2,5:1)

80706050402». 10.

г ш

ш //

7,6

0.1 0,1

—■т*

У/у

¿2Z-

V /

ш

Г/

5.5

Шуя*.

0,1 0,1 I 1 >

1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 181Ю 1900

Рисунок Г9 - Гистограмма распределения времени работы двигателя 8ЧН 13/14 на различных скоростных режимах в составе магистрального автопоезда МАЗ 5440

14<Н а, м/с2

120-

100.

80-

60.

40 •

20'

-»— СА 1

СА 2

11, мин

"I—

1100

-»-1—

1200 1300

—I-»-1—

1400 1500

—1-•-Г-

1700 1800

1600 1700 1800 1900 Рисунок Г10 - Результаты определения СКЗ виброускорений в точке в т. J С А с

двигателем 8ЧН 13/14 с разными КП в направлении оси х.

Рисунок Г11 - СКЗ виброускорений в направлении оси х в точках U, V на картере КГ1 СА2

Рисунок Г12 - СКЗ виброускорений в направлении оси у в точках W, X на корпусных деталях КП СА2

350300250200-

J1 2,1 ,<> 17 ПОГЛгл,

U 0,8

п, мин 0,1

| 'I' | 'i' | 'г | '»' | V—| I | V | 'i' [ V | 'I*—| v ■■[ ■■ 'I' *»" ['

700 800 400 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100

Рисунок Г14 - Гистограмма распределения времени работы двигателя 6ЧН 13/14 в составе автобуса ЛиАЗ-5256 при движении по одному из городских маршрутов г. Ярославля

150-

100-

Рисунок Г13 - СКЗ виброускорений в направлении оси у в точках установки

виброизолирующих опор СА2

-1-1-1-1-i-1-1-1-J—,-1-1-1-1-1-1-1-T-!-1-1-1-1-1

800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

250 а. м/с 2

200.

150'

100-

50-

□ /

I » f ■ Ч |'•'•'»"

п, мин ч1' '| 1 <"" с "11 I1

Т ■ г— | т-1.....Iм" | I" |" 'I1 -1 -""I ц"

800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1?Ш ШХ) 1900 2000 2100

Рисунок Г15 - СКЗ виброускорений в направлении оси х в точке I на блоке цилиндров двигателя СА4

320 ЗШ 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40

о

а, м/с'

—^p—tR

■ t.S