某90_v6柴油机错拐前后内部激励载荷分析

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1、河北交流HEBEINONGJI农机摘要：目前市场上的多缸内燃机以V型结构居多，尤其是V型6缸柴油机，它具有结构紧凑、强度高、耐用性好以及较好的燃油经济性等特点，被广泛应用于军用装甲车和民用重载运输车等。本文针对某常用90°V6柴油机为研究对象，通过曲轴错拐的方法对柴油机内部激励载荷进行优化设计，以减小内燃机的往复惯性力矩和倾覆力矩，从而减小内燃机的振动与噪声。关键字：曲轴错拐；往复惯性力矩；倾覆力矩DOI:10.15989/j.cnki.hbnjzzs.2015.01.024某90°V6柴油机错拐前后内部激励载荷分析山西中北大学暴可1错拐前后一次往复惯性力矩分析一次往复惯性力矩

2、在X、Y轴的投影分别为：由于90°V6柴油机内部存在不平衡的一次往复M1x=-2mRω2lcos2γ姨cos姨α-γ姨-cos姨α-γ+240°姨姨惯性力矩和二次往复惯性力矩，且存在颠覆量较大的222倾覆力矩，如果可以从内部抑制这些载荷，将对控制柴=-2姨3mRω2lcos2γsin姨α-γ+120°姨22油机的振动与噪声有良好的作用。如果在柴油机内部加装平衡装置，将使整个传动系统变得更加复杂而且M1Y=-2mRω2lsin2γ姨sin姨α-γ姨-sin姨α-γ+240°姨姨222需要对柴油机的集体、下箱进行改动，这样对柴油机的=-2姨3mRω2lsin2γcos姨α-γ+12

3、0°姨安装和尺寸有很大影响，所以此次优化采用曲轴错拐22的方法来控制柴油机内部激励载荷。将同拐曲柄的一其中m为单缸往复运动质量，R为曲柄半径，γ侧半曲柄销逆曲轴回转方向错位30°，这样90°V6为两排气缸间夹角，l为缸心距，λ为连杆比，ω为曲内燃机就可以实现120°发火间隔角均匀发火。轴转角，α为曲轴角速度。由于两排气缸间夹角为90°，所以一次往复惯性力矩的矢端轨迹为一个圆，且圆的半径为2姨322γmRωlsin。2错拐之后一次往复惯性力矩在X、Y轴的投影为：3姨22M1X'=-mRωl姨sin2姨α-90°姨-sin2姨α+30°姨姨=图1普通曲轴（左）与错拐曲轴（右）对比图

4、2姨62mRωlcos姨α-30°姨2姨62M1Y'=mRωl姨cos2姨α+30°姨-cos2姨α-90°姨姨=23姨22mRωlcos姨α-30°姨2图2柴油机平衡分析简图姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨同时也强调一点：有的驾驶员为了防止发动机过热，把节温拆除，这种做法也是不可取的。这样就会使发动机暖车时间延长，使发动机较长时间处于低温状态，不利发动机的正常燃烧。发动机过热时，千万不可怠之，遇此故障要及时排除，否则，发动机过热会严重影响发动机的使用寿命，加速发动机损坏。a大循环状态b小循环状态图22015年第1

5、期25交流河北农机HEBEINONGJI2可见错拐之后一次往复惯性力矩的矢端轨迹为一其中Pg为缸内气体压力，Pj为往复惯性力，Pj=-mRω姨623姨2(cosα+λcos2α)。90°V6柴油机是以发火间隔角为个椭圆，且椭圆的短轴为mRωl，长轴为2290°和150°相间发火，所以整机的倾覆力矩为：2mRωl。ΣM=M(a)+M(α+90°)+M(α+240°)+M(α+330°)+M(α+480°)+M(α+570°)图3错拐前后一次往复惯性力矩对比图图3为错拐前后一次往复惯性力矩失端轨迹对比，一次往复惯性力矩在错拐前失端轨迹圆的半径为5042.1Nm，错拐后轨迹的椭圆短轴

6、为3565.3Nm，长轴图5错拐前整机倾覆力矩为6175.3Nm，一个工作循环内平均值为4870.3Nm，比错拐后此柴油机可以实现120°发火间隔角的均错拐前降低了3.4%。匀发火。2错拐前后二次往复惯性力矩分析同理，错拐前二次往复惯性力矩在X、Y轴投影为：2γM2x=2姨3mRωλlcoscosγsin(2α-γ+240°)22γM2Y=2姨3mRωλlsinsinγcos(2α-γ+240°)2根据本文研究对象为90°V6柴油机，二次往复惯性力矩合力矩为作用在水平面内的三角函数矢量：图6错拐后整机倾覆力矩错拐前倾覆力矩最大值为5590.6Nm，错拐后倾覆2M2=M2Y=姨6

7、mRωλlcos(2α+150°)力矩最大值3684.4Nm，比错拐前下降了34%；错拐前错拐后二次往复惯性力矩为：正负峰值差为8253.2Nm，错拐后正负峰值差为姨62M2x'=mRωλlcos(2α+30°)4715Nm，比错拐前下降了43%。24结论姨62M2Y'=2mRωλl姨cos2姨α-30°姨-cos2姨α-270°姨姨90°V6柴油机在自身内部激励载荷中，往复惯性力自身平衡，但是存在不平衡的一次往复惯性力矩和二次往复惯性力矩，并且有浮动较大的倾覆力矩。本文针对此类柴油机错拐前