弯曲振动减振器对扭-弯减振器扭振减振性能的影响研究

　　引　言

　　发动机曲轴振动引起的发动机结构和动力装置的振动会严重影响车辆内部的舒适性。在以前的大量研究中,主要是侧重于曲轴的扭转振动。然而,曲轴振动基本上是扭振、弯曲振动及纵向振动的结合。因此,为降低发动机的振动和噪声,国外在80年代以来,在车用发动机上开展了以降低轴系扭振、弯曲和轴向振动为目的的复合式减振器的研究,其中典型的扭振-弯曲振动减振器(以下简称扭-弯减振器)的结构如图1所示。加装扭-弯减振器后,发动机曲轴的径向振动得到了消减,发动机安装支架的振动明显减小,整机噪声得到了有效抑制^[1,5]。但是,就扭转振动而言,文献[1]发现扭-弯减振器的振幅与普通扭振减振器差不多相同。而本文作者通过试验研究发现,加装扭-弯减振器后对扭转振动的抑制作用在某一工作转速范围内不如只装普通扭振减振器的减振效果好^[2]。因此,对扭-弯减振器的减振原理开展研究,并探讨弯曲振动减振器对扭-弯减振器的扭振减振特性的影响,对于优化扭-弯减振器的设计,进一步提高其综合减振效果是非常重要的。

　　1　扭-弯减振器的模型建立及基本特性

　　1.1　扭-弯减振器的模型建立

　　对于图1所示的扭-弯减振器,其扭振模型相当于在图2a所示的有阻尼弹性减振器(普通扭振减振器)的基础上又增加了一个有阻尼的弹性分支系统,见图2b。

　　该分支系统的运动微分方程式为

　　则发动机的振幅放大系数为

　　其中:

　　式中:Ag0=M·eg——扭摆的静振幅,rad;

　　ω——干扰力的频率,r/s;

　——扭摆所代表的发动机固有频率;

　　ω/P——强制振动的频率比;

　　——弯、扭减振器的固有频率;

　　λi=ωi/P　(i=b,t)——弯、扭减振器的定调比;

　　μi=Ii/Ig　(i=b,t)——弯、扭减振器的惯量比;

　　γi=ci/(2IiP)　(i=b,t)——弯、扭减振器的阻尼系数比。

　　利用式(4)可定量地研究扭-弯减振器对发动机的扭转振动的减振作用。

　　1.2　扭-弯减振器的基本特性

　　在本研究中以某6缸直列、缸径为112 mm的柴油机上的扭-弯减振器为研究对象,其结构如图1所示。通过对不带减振器(只装皮带轮)轴系的扭振测量表明,该发动机轴系在90 Hz,140 Hz,195 Hz处存在着扭振的固有频率。在计算及试验时分别对3种减振器的组合形式进行研究,其性能参数如表1所示。

　　以03扭-弯减振器为例,其振幅放大系数曲线以及与不带弯曲减振器的情况(即普通的扭振减振器)的比较见图3。可见对于单扭振减振器,其振幅曲线为双峰曲线;而对于扭-弯减振器,其振幅曲线为三峰曲线。