[发明专利]一种V8型柴油机双轴平衡设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及平衡轴的设计方法，特别涉及一种V8型柴油机双轴

平衡设计方法。

背景技术

V8型柴油机存在较大的不平衡惯性力，且倾覆力矩在复杂的周期变化中，具有较大的变化幅度。活塞的侧推力通过气缸作用在机架上，使柴油机产生振动，平衡难度较高。如果不采取相应措施予以消除或衰减，则会造成柴油机整机的振动超标，使柴油机无法安全可靠的运行，引起紧固连接件的松动或过载，导致相关仪器和设备的异常损坏。良好的平衡机构设计方法是研制出平衡机构的关键，本专利提供理论设计与动力学仿真相结合的方法对双轴平衡机构进行设计，两者的结果可以相互验证，并且能够从多方面对平衡效果进行评估。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种V8型柴油机双轴平衡设计方法，采用理论设计与动力学仿真相结合的方法对双轴平衡方案进行设计，两者的结果可以相互验证，并且能够从多方面对平衡效果进行评估。为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种V8型柴油机双轴平衡设计方法，其创新点在于：采用理论设计与动力学仿真相结合的方法，运用传统的柴油机平衡性能计算对各种气缸夹角、不同曲柄下的柴油机进行平衡性能计算，选择最适合V8型柴油机的气缸夹角及曲柄方式，在此基础上计算出柴油机的倾覆力矩，并进行曲线的拟合及谐波分析；建立柴油机的多刚体模型并进行倾覆力矩的仿真测量，与理论计算的结果进行比对从而验证所建模型的准确性；根据柴油机的平衡特性设计合适的空间布置方式，并通过动力学仿真对平衡效果进行验证；为了能够抵消二阶往复惯性力的同时，最大限度的衰减柴油机的倾覆力矩，需对平衡轴的相位角进行设计，设计完成后重新建立平衡轴模型加装到多刚体模型，对平衡前后的倾覆力矩进行对比；根据平衡轴的惯性力对平衡轴的质量分布、截面形状及参数进行设计；最后从倾覆力矩的变化及振动烈度速度值两个方面对双轴平衡的效果进行验证。

进一步地，进行平衡轴空间布置设计，所述平衡轴布置方式为水平布置或V轴镜面对称布置中的一种。

进一步地，所述平衡轴布置方式，作为优选为V轴镜面对称布置。

进一步地，进行平衡轴相位角设计，所述平衡轴的相位角是通过平衡轴附加力矩与柴油机倾覆力矩二阶正弦项相互抵消而计算出来的。

进一步地,进行平衡轴结构设计，所述平衡轴包括四个平衡块，所述平衡块采用多点支撑的办法以减少平衡轴在重力作用下所产生的变形，且平衡块的截面为扇形结构；根据平衡轴的旋转惯性力设计扇形平衡块的半径和厚度，设计完成后重新建立平衡轴模型并加装到V8型柴油机多刚体模型中检验其平衡效果。

进一步地，对柴油机的振动情况进行仿真测量及评估，所述振动烈度速度值的测量，主要是将机架支座进行柔性化处理，建立刚柔耦合模型，从而对柴油机机架上及支座上进行振动速度曲线的仿真测量。

本发明的优点在于：本发明结合理论设计及动力学仿真对双轴平衡进行设计，两者之间得到的结果可以进行比对，从而验证设计方案的合理性，设计完成之后，从倾覆力矩的变化及振动烈度速度值两个方面对平衡轴的平衡效果进行评估；各阶段结果相互验证，不仅能保证设计方案的正确性，还能保证设计方案的合理性和良好的平衡效果。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明V8型柴油机的倾覆力矩曲线拟合示意图。

图2为本发明V8型柴油机多刚体模型结构示意图。

图3为本发明V8型柴油机中双平衡轴的水平布置示意图。

图4为本发明V8型柴油机中双平衡轴的V轴镜面对称布置示意图。

图5为本发明水平布置平衡轴安装前后倾覆力矩变化曲线对比图。

图6为本发明V轴镜面对称布置平衡轴安装前后倾覆力矩变化曲线

图7为本发明V8型柴油机中平衡轴的结构示意图。

图8为图5中平衡轴中平衡块的截面示意图。

图9为安装平衡轴前后倾覆力矩变化对比图。

图10为本发明V8型柴油机刚柔耦合示意图。

图11为安装平衡轴后X方向上柴油机振动烈度速度曲线示意图。

图12为安装平衡轴后Y方向上柴油机振动烈度速度曲线示意图。

图13为安装平衡轴后Z方向上柴油机振动烈度速度曲线示意图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例