内燃机轴系可控扭振模拟试验台的研制.pdf

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1、第31卷第3期内燃机工程V01．31No．32010年6月ChineseInternalCombustionEngineEngineeringJune．2010文章编号：1000--0925(2010)03--0105--04内燃机轴系可控扭振模拟试验台的研制耿瑞光1，张洪田h2，王慧文2，齐益强2，林森3(1．哈尔滨工程大学，哈尔滨150001；2．黑龙江工程学院，哈尔滨150050；3．贵州航空发动机研究所，安顺561102)DevelopmentofTestBedofControllableTorsionalExcitationforSha

2、ftingofICEngine310066GENGRui—guan91，ZHANGHong-tianl”，WANGHui—wen2，QIYi—qian92，LINSen3(1．HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，China；2．HeilongjiangInstituteofTechnology，Harbin150050，China；3．GuizhouInstituteofAeroengine，Anshun561102，China)Abstract：Atestbed0ftorsionalvibratio

3、nwithcontrollableexcitationforshaftingofICenginewasdesignedandbuilt．Aspeed—controlledDCmotorwasusedasdriveunitandageneratorasdeviceoftorsionalvibration．TestbedadoptedMCUtOgeneratePWMsignals．ExcitingcurrentofgeneratorwasadjustedthroughchangingfrequencyanddutyratioofPWMtoachiev

4、econtrollabletorsionalexcitationofthetestbed．Operationspeedandtorsionalexcitationcouldbeadjustedinwiderange，andcollection，analysisandstorageoftestsignalscouldbeperformedautomatically．Testresultsonano—crackshaftingandacrackedshaftingshowthatthedominantfrequencyofvibrationfortW

5、Oshaftingsisat60Hzand20Hzrespectively．0概述摘要：设计并建造了一种双电机结构的内燃机轴系可控扭振激励模拟试验台。试验台以调速直流电动机作为转速驱动装置，发电机作为扭振激励源。可控扭振激励采用单片机技术，通过改变单片机提供的PWM信号的频率和占空比，来调节发电机励磁电流，以达到对扭振激励频率的控制。该试验台工作转速、扭振激励可调范围大，信号采集、分析处理及存储均可自动完成，能满足多种轴系不同工况的试验要求。对某无裂纹轴系和裂纹轴系进行了扭振试验研究，试验结果表明：无裂纹轴扭振优势频率在60Hz。而裂纹轴扭振优势

6、频率集中在20Hz左右。关键词：内燃机；轴系；扭振；试验台；单片机；脉宽调制Keywords：ICengine；shafting；torsionvibration；testbed；MCU；pulsewidthmodulation(PWM)中围分类号：TK427文献标识码：A内燃机轴系是结构复杂的弹性体，具有无限多阶的振动模态。发动机输出的周期性变化的转矩会引起发动机曲轴系、传动轴系及负载系统的强迫扭转振动。当该输出转矩的基波频率与轴系的某一固有频率相同时即会发生共振。共振时扭振系统中各轴段承受的转矩比静态传递转矩大几倍到十几倍，是导致发动机曲轴、

7、传动轴系故障的主要原因‘h引。无论在设计改进还是在维修诊断分析收稿日期：2009-01-22基金项目：黑龙江省科技攻关项目(10551257)作者简介{耿瑞光(1972一)，男，博士生，主要研究方向为动力机械振动噪声控制，E-mail：gengrg@hrbeu．edu．锄。·106·内燃机工程2010年第3期中，内燃机轴系的扭转振动计算和试验分析都是十分重要的。在各种轴系的振动特性试验中，可控扭矩激励一直缺乏成熟可靠的试验条件[3]。本文利用电磁激励控制技术研制了一种用于内燃机轴系的双电机可控扭振试验装置，经验证其各项指标均可以达到设计要求，可在

8、宽的范围内有效模拟扭转激励。1试验台系统的组成双电机可控扭振试验台结构如图1所示。该扭振试验台的主要功能是模拟和测量在不同转速工况下内燃