湿式缸套周向应变动态测试与柴油机振动特性研究

摘要

内燃机气缸套工作在高温、高压及冲击与摩擦力的作用下,由于受力的不均匀会产生变形与失圆,带来一系列的问题,影响内燃机的动力性、经济性和可靠性.这对于湿式缸套尤为明显.针对内燃机气缸套在工作时的动态变形问题,本文提出一套对湿式缸套工作时的变形进行测试与分析的方法,得出应变-时间波形,根据所测数据,给出应变频谱,并用曲线拟合的方法近似绘出缸套圆周在工作时受冲击产生的变形.比较缸套各部位不同工况下变形的特点,结果表明,缸套变形及其振动能量所分布的频带和转速、爆发压力的关系十分密切,并且缸套主推力面中部变形和振动最为剧烈.机体表面振动信号向来被用作内燃机内部零部件故障的监测.本文采用加速度传感器测量了发动机运行过程中靠近活塞敲击位置测点的振动信号,对4100柴油机机体增压中冷外特性线各转速下的表面振动信号进行频谱分析,并比较了机体表面振动与缸套变形的特点.在测量、分析缸套变形与机体表面振动信号的基础上,对4100柴油机机体进行了实验模态分析,采用多点激振,单点拾振的方法,测量了自由状态下机体的频响函数(FRF),得出了前几阶模态参数,并给出了相应的振型.为该柴油机机体的结构优化提供了一定依据.

目录

昆明理工大学学位论文原创性声明及关于论文使用授权的说明

摘要

Abstract

第一章绪论

引言

1.1湿式气缸套周向应变的动态测试与分析

1.1.1国内外研究状况

1.1.2缸套在工作时受力分析

1.1.3缸套在工作过程中变形的定性分析

1.2 4100柴油机表面振动信号分析

1.3机体试验模态分析

1.3.1国内外发展动态

1.3.2模态分析的应用

1.3.3模态分析所依据的原理

1.3.4模态分析的流程图

第二章自然吸气条件下湿式缸套应变测试

2.1应变测量技术简介

2.1.1电阻应变片的测量原理和结构

2.1.2电阻式应变片的几项性能及注意事项

2.1.3应力应变片测试的可行性分析：

2.1.4布片和接桥方式

2.2缸套应变试验的准备工作

2.2.1试验时选用的应变的一些主要参数

2.2.2测试方案简介

2.2.3应变片的粘贴主要步骤

2.2.4注意事项：

2.2.6导线焊接与引出

2.2.7缸套应变测量基准的选定

2.3缸套应变试验

2.3.1试验仪器

2.3.2测试装置

2.3.3试验所受到的影响和误差主要类型及其来源

2.3.4模拟信号离散为数字信号及采样频率的选择

2.3.5应变数据的采集

2.3.6实测应变数据及分析

2.3.7应变的频谱分析

2.4各部位各工况应变数据表格

2.5由周向应变转化为径向应变，从而计算气缸套外壁位移

2.6缸套外壁变形曲线的拟合

2.7分析及讨论

2.8结论

2.9 4100柴油机自然吸气缸套应变试验的总结

第三章增压中冷外特性气缸套应变动态测试及数据分析

3.1 4100柴油机增压后的特点

3.2布片方案的选择

3.3试验装置图

3.4试验数据及图表

3.5应变的频谱分析

3.6缸套变形曲线的拟合

3.7分析与讨论

3.8误差估计

3.9改进和建议

第四章4100增压中冷柴油机表面振动信号的测量与分析

4.1振动与冲击的危害

4.2内燃机振动的分析讨论

4.2.1内燃机的整机性振动

4.2.2本试验的目的

4.3表面振动的特性及与缸套变形的比较

4.3.1表面振动信号与缸套变形的对比分析

4.3.2表面振动信号与应变信号的频谱对比分析

4.4 4100柴油机表面振动的规律

4.5 4100柴油机表面振动信号的分析与结论

第五章机体试验模态分析

5.1试验模态分析

5.2机体激振方法的选择

5.3多点测振单点拾振的理论依据

5.3.1单自由度系统频响函数

5.3.2多自由度系统

5.3.3单点测振多点激励法

5.3.4复模态参数的计算

5.4模态试验

5.4.1实验注意事项：

5.4.2试验的总体布置

5.4.3试验步骤

5.4.4数据处理：

5.4.5频响函数优劣的判别

5.5试验数据及图表

5.6曲线拟合

5.6.1曲线拟合方法

5.7参数识别

5.7.1固有频率和阻尼估计

5.7.2参数识别的优化

5.7.3留数估计

5.8对模态参数识别正确性判断的几点考虑

5.9各阶模态振型的动画显示与分析

小结

第六章结论与展望

1结论

2展望

参考文献

致谢

学习期间参与项目和论文发表