减振器悬挂刚度对柴油机振动烈度的影响

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166 减振器悬挂刚度对柴油机振动烈度的影响 2013年 l0月文章编号：1006—1355(2013)05—0166—04减振器悬挂刚度对柴油机振动烈度的影响班希翼 ，孙梅云 ，高 峰 ，张立民 ，唐 琴(1．西南交通大学 牵引动力国家重点实验室，成都 61003l；2．唐山轨道客车有限责任公司，河北 唐山 063000)摘 要：假设柴油机组与台架均为刚体，从理论上分析减震器刚度对柴油机振动烈度的影响，得到减振器刚度越大，机组的刚体运动越大的结论。针对某内燃机车柴油机组台架悬挂试验时所获取的实验数据，计算振动烈度值并评定等级，综合分析结果表明：降低减振器刚度，能有效降低下吊柴油机振动烈度，提高柴油机工作状态等级。

关键词：振动与波；柴油机；振动烈度 ；刚度；刚体运动中文分类号：TH703．63 文献标识码：A DOI编码：10．3969／j．issn．1006—1335．2013．05．036Influence ofSuspension Stiffness ofShockAbsorber on VibrationIntensity of Diesel EnginesBAN Xi-yi ，SUN M ei-yung ，GAO Feng ，ZHANG Li=min ，TANG Qin 1，(1．The State Key Laboratory of Traction Power，Southwest Jiaotong University，Chengdu 610031，China；2．Tangshan Railway Vehicle Co．，Ltd．，Tangshan 063000，Hebei China)Abstract：Based on the hypothesis that both diesel—engine unit and bench were rigid bodies，influence of the stiffness ofthe shock absorber on the vibration intensity of the diesel engines was analyzed theoreticaly~It was concluded that the rigidmotion of the unit increases with increasing of the stifness of the shock absorber~Based on the experimental data in thebench suspension tests of a locomotive’s diesel—engine un it，the vibration intensity was calculated and the intensity level wasevaluated．Results of the analysis indicate that reducing the stiffness of the shock absorber can decrease the vibrationintensity of the suspended diesel engine efectively,and improve the level of the working state of the diesel engines.

Key w0 ：vibration and wave；diesel engine；vibration intensity；stifness；rigid displacement设备或机器在运动过程中不可避免地会产生振动，其振动的波形或频率与设备运动部件的工作状态存在一定的联系。在大多数情况下，柴油机故障与其振动恶化直接关联。因此，为保证行车安全，要求柴油机可靠进行工作就更为迫切。在实际工程应用中，为降低柴油机的振动，内燃机车的柴油机组通收稿 日期：2012．11-14；修改日期：2012—12．28基金 项 目：国家 科技 支撑 计划 资助 项 目(基 金 编 号 ：2009BAG12A04．C03)西南交通大学牵引动力 国家重点实验室开放课题(编号：TPL1205)作者简介：班希翼(1989．)，女，贵州安顺人，硕士，目前从事高速列车振动模态研究。

E—mail：swjtubxy###163．corn常都是通过具有减振功能的减振器与车体进行弹性连接。所以，分析弹性连接对机组振动烈度的影响，是工程实际中常会遇到的问题。在进行某内燃机车柴油机组台架悬挂试验时，获取大量试验数据，本文试图从理论、实践等方面对此问题加以分析研究。

1 基于刚体假设的机组振动定性分析柴油机的振动烈度源主要有：机器的刚体运动；机器本身的激励力所造成的弹性振动 -t 。由此，采用四个相同的减振器分别位于柴油机组的四个角将其吊挂在构架上时，该悬挂装置的刚度对振动烈度的影响很难进行定量描述，但悬挂装置的刚度对机组刚体运动的影响可以从理论上定性分析。假设机第33卷第5期 噪 声 与 振 动 控 制 167组与台架均为刚性的，对于连接用减振器若只关注其刚度的影响作用，系统可简化表示为一简单的弹性悬挂系统如图1所示，其中四个减振器的刚度相同即k l=k2=k3=k4，括号内的刚度所代表减振器位于内侧。当减振器刚度无穷大时，可表示为刚性固定系统 】，如图2所示。

图 1弹性悬挂的柴油机及构架简图Fig．1 Diagram of the frame and the diesel engine with elasticsuspension图2刚性连接的柴油机及构架简图Fig．2 Diagram of the flame and the diesel engine with rigidsuspension由图1可得系统微分方程为( ]+( - Kc S(x )=( )㈣即{ F(jo~ KC( X(j ,o-X )(3， I一』l (j )= )一 ) (j由方程组(3)，可得， 、 FlKG—M ∞ l ( ) ＼一(4)F(KG—M】(c， 1Mw KG-M1 1+KGM109根据质量元件位移型阻抗的定义有Z1=一 1 (5)式中 M 。为悬挂台架的质量，M为柴油机组的质量；Xl为台架的位移， 为机器的位移； 为时间；为机组的激励力；G为具有长度量纲的常数；K为减振器的广义刚度； 为角频率；ZI为悬挂台架的位移型阻抗。

由式(4)、式(5)可得(joO F～ F (6)Mof一‘ 丽KG由于悬挂台架假设为刚性，则有 z1一∞[31，根据式(6)xOoOI F (7)通过式(6)、式(7)可以定性说明：减振器刚度越大，机组的刚体运动会增大，故会对机组的振动烈度产生影响。

2 内燃机车柴油机组振动烈度测量评定方法1．1 振动烈度定义参照柴油机车车内设备机械振动烈度评定方法GB5913—1986，机械振动烈度是指在一定工况范围条件下，在选定的位置和方向上，通过测量值计算出的，在所选取的整个频率范围内的最大机械振动速度的均方根值 。机械振动烈度量标取为均方根速度；符号为 ；单位为mm／s；机械振动烈度的计算公式为： (8)式中∑ 、∑ 、∑ 、——三个互垂直的方向上，各 自测点各同一工况的均方根速度和；M、 、N卜 三个互垂直的方向上，同一工况的各 自测点数； 、Y、 与被测设备相一致的铅垂方向、横向水平及纵向。

1．2 测点选取参照中小功率柴油机振动测量方法中有关卧式柴油机组测点布置的规定分别选取五个测试点，具体位置分别为：机体前端上沿，机体后端上沿，机体前端支座(左)，机体后端支座(右)，机体后端支座。

1．3 频率范围参照柴油机车车内设备机械振动烈度评定方法GB5913—1986，车下设备测量频率 范围取 为 10～1 000 Hz：、 -懈 一=一168 减振器悬挂刚度对柴油机振动烈度的影响 2013年10月3 某柴油机振动烈度测试与评定某柴油机组(基本技术参数见表 1)在台架上进行振动烈度测试时详细运行工况 由表2给出，试验的柴油机组通过四个隔振器与机车车体相连接，试验中采用两种弹性连接与不加隔振器的刚性连接。

两类弹性连接刚度具体变化如表3所示。

参照前文给出的标准 H ，对试验数据进行计算处理并对所得振动烈度 结果进行等级评定 ，得到表 3。

表 1柴油机组基本参数Tab．1 Basic parameters of diesel表 2柴油机组试验运行工况Tab．2 The rtmning condition of diesel test将以上所得结果以振动烈度为纵坐标，运行转速为横坐标按照不同的刚度工况绘制曲线，如图3所示。

25篙 20蠢15lO5O6 9 1 l 12 l3．5 l5 16．5 18转速／r／min ~10图3三类刚度工况下柴油机振动烈度随运行转速变化曲线Fig．3 Under the three kinds of stiffness the change of dieselengine vibration intensity with the running speed表 3隔振器两类弹性连接刚度值 单位：N／m1．ab．3 The stifmess value oftwo kinds ofvibration isolator隔振器编号 2 4向刚度(纵向)K rN／m1刚度工况 1 y向刚度(横向) (N／m)Z向刚度(垂向) fN／m)向刚度(纵向)K fN／m)刚度]_况2 y向刚度(横向)K (N／m)Z向刚度(垂向) (N／m)伽 咖 _一 枷一 ㈣ 一 咖 一一 伽 一 枷一 咖 ㈣ 一 咖 一第33卷第5期 噪 声 与 振 动 控 制 l69表 4不同刚度条件下各运行工况的柴油机振动烈度Tab．4 Diesel engine vibration intensity with the running speed and the diferent stifness单位：mm／s4 结 语(11在刚度工况 1下，600 r／min转速工况的振动烈度等级为A(良好工作状态)，其余各转速工况的振动烈度等级均为B(正常工作状态1；(2)在刚度工况2下，1 800 r／min转速工况的振动烈度等级为c(容忍工作状态)，其余转速工况的振动烈度等级均为B(正常工作状态1。

f3)在刚度工况3下，l 650 r／min及 1 800 r／min转速工况的振动烈度等级为C(容忍工作状态)，其余转速工况的振动烈度等级均为Bf正常工作状态)。

(4)曲线结果表明，刚度不变时，振动烈度随着转速的增加，呈现增加的趋势；转速不变时，振动烈度随着连接刚度的增加，呈现增加的趋势。

(5)在减振器的纵向及横向刚度不变时，增大其垂向刚度，下挂柴油机振动烈度值明显增大，柴油机工作状态等级也随之降低。

参考文献：[1]魏春源，张卫正，葛蕴珊．高等内燃机学[M]．北京：北京理工大学出版社，2001：327 329.

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