多缸内燃机缸套的振动位移响应分析.pdfVIP

第4期(总第155期) 机械工程与自动化 NO．4 MECHANICALENGINEERINGAUTOMATl0N 2009年8月 ＆ Aug． 文章编号：1672—6413(2009)04一000l—04 多缸内燃机缸套的振动位移响应分析· 王义亮 (太原理工大学机械工程学院。山西 太原 030024) 摘要：应用有限元方法对某四缸内燃机机体在缸内气体压力、活塞侧推力、活塞摩擦力以及主轴承力作用下的 结构动力响应进行了分析，在此基础上，重点对各缸套结构振动的位移响应做了深入研究．并就缸套结构振动 对各缸套一活塞系统摩擦学行为的影响做了探讨。研究结果表明：各缸套除了低频整体振动以外，还都包含有 比较明显的高频局部振动；缸套结构振动的高频成分将对缸套与活塞之间的摩擦学行为产生影响，使得各缸缸 套一活塞系统的摩擦学行为具有时变性。且不同缸缸套一活塞系统的摩擦学行为表现出差异。 关键词：多缸内燃机；缸套；振动f位移响应 t TB53 文献标识码：A 中图分类号：TK43 O引言 虑在内。包含缸套、缸盖、主轴承等的内燃机机体有 内燃机工作过程中，缸套一方面随着机体的振动 限元模型见图1，其节点总数为57648个，单元总数为 23 而做整体性的振动，另一方面在活塞推力与摩擦力、缸 117个。 内气体压力及缸盖力作用下产生局部振动。内燃机缸 各缸对应的缸内气体压力、主边活塞侧推力、次 套表面结构振动直接影响着活塞与缸套之间的润滑油 边活塞侧推力、活塞摩擦力以及主轴承力等载荷都同 膜厚度，使得该处的润滑状态表现出强烈的时变性，从 时加到机体的对应位置上，应用ANSYS有限元分析 而进一步影响该部位的摩擦功耗、磨损分布、磨损进 软件计算得到在所有这些载荷同时作用下各缸套的结 程等摩擦学行为。 构动力响应。 对于多缸内燃机而言，由于各缸处于不同的位置、 具有不同的结构动力学参数，从每个激振力作用点到 各缸上处于同一位置的响应点处的传递函数也不完全 相同，所以各缸在各种激振力激励下的结构动力响应 也不可能完全相同。不同的缸套结构振动必然导致各 缸套一活塞系统的摩擦学行为具有不同的特征，因此 在研究多缸内燃机缸套一活塞系统摩擦学与动力学耦 合问题的时候需首先对各缸套的结构振动特征进行深 入透彻的研究。本文在应用有限元方法对某四缸内燃 机机体进行结构动力响应分析的基础上，着重研究各 缸套的结构振动的位移响应特征，为研究缸套一活塞 系统摩擦学与动力学的耦合问题提供基础及依据。 圈1 内燃机机体有限元模型 l求解模型及边界条件 2各缸套的位移响应分析 缸套的结构振动不仅决定于缸套本身的结构动力 图2～图9分别为内燃机一个工作循环内各缸套 学特性，而且还与整个机体的结构动力学特性有关。因 主推力边上端点和下端点在X方向和Z方向上的位 此在研究缸套的结构动力学问题时，须把整个机体考 移响应曲线。其中上端点对应于活塞沿缸套轴线方向 ·山西省基础研究计划项目资助(20080l1052) 收稿日期：2009—3一17l修回日期：2009一06一04 作者简介；王义亮(1969一)，男，山西静乐人，副教授。硕士生导师，博士． 万方数据 ·2· 机械工程与自动化