柴油机做功部件间隙故障机理及联轴器不对中故障自愈研究
活塞发动机间隙故障在工程实际中常由严重磨损或更换不当导致。诸多考虑间隙和部件柔性的连杆机构动力学特性研究，未结合发动机工作特点和受力特性，复杂变工况下发动机连接副间隙异常对油膜、振动响应影响规律仍不清晰。同时，为利用数据驱动方法预测发动机连杆轴瓦间隙故障，有必要建立高精度含间隙连杆轴瓦模型。本文针对发动机连接副间隙故障，采用动力学仿真计算和模拟实验相结合的方式开展故障机理研究，揭示不同类型间隙故障的与其他故障耦合的特征，并通过关键接触面的疲劳与寿命定量分析间隙故障的危害。 (1)针对某柴油机建立高精度的动力学仿真模型。首先建立传动机构部件的三维模型及部分部件柔性化，其次阐述了多柔性体动力学仿真的理论过程与关键建模单元的数学模型，最后通过考虑驱动模式、部件刚柔性以及柔性体需考虑的模态阶数，在不同情况下对结果进行分析，得到高精度和低时间成本兼容的动力学仿真模型。 (2)针对连杆大端轴承、小端轴承以及缸套考虑独立间隙故障，在单独间隙故障下对不同程度的间隙故障进行仿真模拟，随着间隙增大，其油膜状态与振动剧烈程度增大，且显著受运行工况影响;并对连杆轴瓦故障进试验验证，轴瓦间隙直接影响运动机构在特定角域相位段的振动;为柴油机关键间隙故障分析与振动故障监测奠定基础。 (3)针对机组实际间隙故障并非独立间隙故障的问题，开展间隙故障与其他故障故障耦合研究。基于缸套间隙故障，首先分析活塞力偏距故障对间隙故障的影响程度，其次分析多间隙故障与活塞力偏距故障耦合的动力学响应，最后对耦合故障对关键部件连接面的疲劳寿命进行量化分析,为实际机组的间隙耦合故障监测研究奠定基础。 (4)针对轴系不对中问题，开展轴系自愈对中故障实验研究，通过传感器布置与参数计算得到对中信息，通过六自由度平台实验实现对中过程，得到的对中状态与静态测量相符合，自愈结果有效可靠，为发动机轴系自愈对中提出可行的解决方法。
汽车发动机;多柔体动力学;间隙故障;故障耦合
北京化工大学
硕士
动力工程及工程热物理
高金吉
2021
中文
U464.136.3
2021-09-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）