《复合式减振器对柴油机噪声影响的试验研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《复合式减振器对柴油机噪声影响的试验研究（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、复 合 式 减 振 器 对 柴 油 机 噪 声 影 响 的 试 验 研 究舒歌群 苏炎玲( 天 津 大 学 ,天 津 200072)吕兴才( 上 海 交 通 大 学 ,上 海 200030) 摘要 设计了一种可调频的动力减振器和原柴油机上的橡胶扭振减 振 器 组 成 了 扭 / 弯 复 合 式 减 振 器 。 在 一直 列 6 缸车用柴油机上进行了噪声影响试验 。 研究 结 果 表 明 ,选 择 合 适 的 减 振 频 率 ,复 合 减 振 器 对 于 轴 系 的 三 维 振动具有良好的减振效果 ,发动机的噪声也可以得到一定程度的抑制 。叙词 :高速柴油机 ,复合式减振器 ,噪声An Expe
2、ri ment al St udy o n t he Effect of Co mpo und To rsio nal/ Bendi ngDa mper o n t he Noise of High Speed Diesel Engi neShu Gequn & Su Yanl ing L Xingca iTi a nji n U ni versi t y , Ti a nji n 300072 S ha n ghai J i aotong U ni versi t y , S ha n ghai 200030Abstract A t unable dynamic bending damper
3、 is designed , w hich is co mbined wit h o riginal to rsio naldamper to co nst ruct a co mpo und to rsio nal/ bending damper1 The damper is tested o n an in2line 62cylinder t ur2bocharged direct injectio n diesel engine1 The test result s show t hat w hen t he bending damper in t uned at an ap2 p ro
4、p riate damping f requency ,t he co mpo und damper has a goo d damping effect o n 3D vibratio n of t he crankshaf t assembly and t he noise of engine is also supp ressed to certain extent1Key words : High speed diesel engine , Compound torsional/ bending da mper , Noise动的减振效果以及对发动机噪声的影响情况 。1 前 言2 柴
5、油 机 轴 系 复 合 减 振 器 试 验研究表明 ,城市噪声中 的 75 %主 要 来 源 于 车 辆和发动机的辐射噪声 。 为了降低车辆和发动机的噪 声污染 ,对车辆和发动机进行了阻尼降噪 、 屏蔽降噪以及结构优化等各种措施 。 减少发动机的振动源对于降低噪声是最为有效的办法 。 曲轴振动在本质上 是 三维形式的 ,许 多 学 者 研 究 了 曲 轴 三 维 振 动 的 机211 弯曲动力减振器及复合减振器为 了 研 究 复 合 式 减 振 器 的 作 用 机 理 ,将 一 种 可以连续调节弯曲固有频率的动力减振器安装在扭转减振器和三维 振 动 测 量 仪 6 前 面 ,见 图 1 。 质
6、 量 块 可以在悬臂杆上滑动调节 ,当质量块相互靠近时 ,悬 臂 杆的刚度增加 , 则 弯 曲 固 有 频 率 增 加 ; 当 质 量 块 相 互远离时 , 悬臂的 刚 度 减 小 , 则 弯 曲 固 有 频 率 减 小 。 当弯曲固有 频 率 与 曲 轴 的 激 振 频 率 相 等 时 ,则 会产生振 ,即曲轴的振动能量转移到质量块上 , 使质量块产生较大的振动 。 这就是动力减振器的基 本原理 。由 于 原 机 上 带 有 橡 胶 扭 振 减 振 器 ,安 装 上 弯 曲 动 力减振器后 ,相 当 于 在 曲 轴 前 端 安 装 了 一 个 带 有理 1 ,2 ,并 进 行 了 曲 轴 三
7、 维 振 动 的 试 验 研 究 3 , 针对曲轴的多振动形式开展了对曲轴的减振由单一的扭转减振器到复合式减振器的研究 。 复合式减振器 首 先用在丰田汽 车 公 司 的 发 动 机 上 ,在 发 动 机 曲 轴上 安装了一种扭转 - 弯 曲 减 振 器 ,从 而 成 功 地 消 除 了一种容易使人疲劳的隆隆声 4 ,5 。曲 轴 振 动 是 发 动 机 产 生 噪 声 的 主 要 激 励 源 ,为了 进一步抑制曲 轴 的 三 维 振 动 ,设 计 了 一 种 可 调 频 的 动力减振器 ,以 考 察 复 合 式 减 振 器 对 曲 轴 三 维 振原稿收到日期为 2002 年 12 月 16
8、日 ,修改收到日期为 2003 年 1 月 13 日 。 2003 年 (第 25 卷 ) 第 5 期 汽 车 工 程 461 分 支结构的复合式 减 振 器 2 ,主 要 是 针 对 曲 轴 的 扭振和弯曲振动来进行设计的 。分析和处理 。3 复 合 减 振 器 对 噪 声 的 影 响图 3 和图 4 分别为弯曲减振器对皮带轮外侧和曲轴箱裙部 的 噪 声 影 响 。 在 低 转 速 ( 2400r/ min) 时 弯曲减振 器 对 噪 声 的 影 响 较 大 ,在 1800r/ min 影 响最大 。 而高速时的影响不显著 。图 1 弯曲调频减振以及测振仪的安装212 试验以及测试系统在一直
9、列水冷 6 缸柴油 机 (参 数 见 表 1) 上 作 了 实 机试验 ,研究动 力 减 振 器 在 不 同 的 弯 曲 调 谐 频 率下曲轴的扭转 、 弯曲 、 纵向振动的变化情况 。表 1 6 缸直喷式柴油机特征参数 图 3 减振器对柴油机前端的噪声辐射的影响由实测可知 7 ,该 轴 系 的 一 次 回 转 固 有 频 率 在210 235 Hz 之 间 , 二 次 回 旋 固 有 频 率 在 260 280 Hz 之间 ,并且 存 在 一 些 低 频 率 的 弯 曲 振 动 加 速 度 峰值 ,频率范 围 大 约 在 160 180 Hz 之 间 ,为 此 在试 验中将动 力 减 振 器
10、 选 取 了 三 个 弯 曲 频 率 175 Hz 、225 Hz 、 275 Hz 为试验 点 。 在 试 验 中 ,用 2 台 计 算 机 同 时采集某一工 况 下 的 曲 轴 扭 转 振 动 信 号 、 曲 轴 弯曲 / 纵向振动信号 。 整个测试系统的布置见图 2 。 噪声的测试使用 CF - 5220 声 强 分 析 仪 。 该 仪器可以对噪声的声压级 、 1/ 3倍频程等物理指标进行图 4 减振器对柴油机裙部噪声辐射的影响减 振 器 外 侧 的 声 压 级 在 弯 曲 频 率 为 225 Hz 最低 ,比原机要低将近 1dB ;在 2200r/ min 时 175 Hz 最 低 ,
11、其次是 225 Hz ,与原机相比可降低噪声 015dB 左 右 ;在 2800r/ min 时 ,弯曲频率为 275 Hz 的声压级与 原 机 相 差 不 大 , 略 低 于 原 机 噪 声 012dB 左 右 , 而225 Hz 却最高 。 裙 部 声 压 级 变 化 类 似 ,降 噪 效 果 最好的是频率为 225 Hz ,减 振 器 1800r/ min 下 ,效 果 为018dB ,在高 速 时 效 果 逐 渐 减 小 。 说 明 匹 配 合 理 的 弯曲减振器可以降低裙部和皮带轮的噪声辐射 。图 3 和 图 4 是 从 整 个 声 压 级 来 进 行 比 较 ,不 知 道 具 体
12、某 一 个 频 率的变化情况 。 图 5 、 图 6 为皮带 轮 外 侧 和 裙 部 外 侧 两 点 在 安 装 弯 曲 减 振 器 和 原 机 的 1/ 3倍 频 程 分 析 , 选 取 了 1800r/ min 和 2800r/ min 两 个 转 速 。图 2 试验测量系统布置图缸 径 行 程 102mm 118 mm 标 定 功 率 120k W/ 2800rmin - 1进 气 方 式 增 压 最 大 扭 矩 461Nm/14001 800rmin - 1排 量 51785L 工 作 顺 序 1 - 5 - 3 - 6 - 2 - 42003 年 (第 25 卷 ) 第 5 期462
13、 汽 车 工 程相同 。原 机 在 皮 带 轮 的 声 压 在 800 2500 Hz 内 都 比 其 它高 ,但是 在 低 频 ( 160 Hz 以 下 ) 却 是 最 低 。 弯 曲 频率为 275 Hz 时在低频 (160 Hz 以下 ) 声压级最高 。2800r/ min 时裙部声压级 在 800 Hz 以 后 几 乎 完全 一样 , 在 160 Hz 下 原 机 最 小 , 低 于 100 Hz 也 特 别 小 。 皮带轮外侧的声压在低于 125 Hz ,原 机 最 小 ,而 在 600 2000 Hz 之 间 却 是 175 Hz 的 弯 曲 减 振 器 最 大 。4 复 合 减
14、振 器 对 轴 系 振 动 的 影 响加 装 弯 曲 减 振 器 后 无 论 调 谐 频 率 是 多 少 ,曲 轴自由端的各谐次弯曲振幅最大值相对原机都有不同 程度的下降 。 各谐次振幅最大值比较见图 7 。图 5 裙部外侧噪声的 1/ 3 倍频程图 7 轴系弯曲振动各个谐次的最大振幅图 8 轴系纵向振动各个谐次的最大振幅从图 8 所分析的各个谐次下的最大振幅比较可以 看出纵向减 振 效 果 。 从 图 中 很 容 易 看 出 ,当 弯 曲 调 谐频率为 225 Hz 时 ,在 3 、 4 、 5 、 7 、 715 、 9 谐 次 的 纵 向 振 幅 最 小 ; 在 415 谐 次 也 很
15、小 ,但 与 原 机 接 近 ; 只 有 在 6 谐 次 振 幅 比 原 机 要 大 。 这 说 明 在 225 Hz 时 的纵向减振效果很好 。(下转第 505 页 )图 6 皮带轮外侧的 1/ 3 倍频程1800r/ min 时原机裙部 声 压 在 250 2000 Hz 内都比其它 3 种 情 况 要 高 ,特 别 是 中 心 频 带 为 500 Hz 时 ,原机声 压 高 很 多 ; 弯 曲 频 率 为 225 Hz 时 低 频 噪 声 (160 Hz 以下 ) 很低 。 在 2000 Hz 以后 ,声压级基本 2003 年 (第 25 卷 ) 第 5 期 汽 车 工 程 505 差
16、,而在计算轮速 差 时 必 须 消 除 转 向 和 轮 胎 尺 寸 对轮速差的影响 。 转向角的确定要依靠转向角传感器 采 集的数据 ,而由 于 传 感 器 凸 轮 在 使 用 过 程 中 的 磨 损 ,使得转向传感器中性点的位置发生变化 ,从而致 使 传感器无法测 得 准 确 的 转 向 角 ,进 而 影 响 到 轮 速差 计算的准确 性 。 同 样 ,各 轮 胎 磨 损 程 度 的 不 同 会 导 致轮胎尺寸的 不 同 ,这 必 然 会 使 正 常 情 况 下 行 驶 的 汽车各车轮 (轴 ) 之 间 产 生 额 外 的 轮 速 差 ,从 而 影 响到轮速差计算的精度 。 为降低转向传感器中性点 位置变化和轮胎尺寸不同而对轮速差计算精度造成 的 不 利 影 响 , VDL S 的 ECU 软 件 设 计 了 自 校 正 程序 ,以在汽车
