CN115031978A - 一种基于连杆瞬态应力的柴油机曲轴扭振模型标定方法 - Google Patents

一种基于连杆瞬态应力的柴油机曲轴扭振模型标定方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供一种基于连杆瞬态应力的柴油机曲轴扭振模型标定方法，包括如下步骤：(1)采用无线传输装置获取连杆动应力；(2)在曲轴的自由端和输出端分别装有光编码器，获得曲轴转角相位信号；(3)利用采集到的连杆动应力信号和曲轴转角相位信号对曲轴扭振模型进行标定。本发明比起传统的曲轴扭振模型标定方法，剔除了往复惯性力及摩擦力对标定精度的影响，使标定结果更加准确。

Description

一种基于连杆瞬态应力的柴油机曲轴扭振模型标定方法
技术领域
本发明涉及的是一种柴油机标定方法，具体地说是柴油机曲轴扭振标定方法。
背景技术
目前没有基于连杆瞬态应力的柴油机曲轴扭振标定方法，由于作用在连杆轴颈的激振力获取难度大，目前对曲轴扭振模型的标定都是基于柴油机缸内压力进行的，实际上作用在连杆轴颈上的激振力是缸压、运动件往复惯性力、摩擦力的综合作用，其中往复惯性力与摩擦力的解析难度很大，导致扭振计算模型的标定误差大，难以适应工程应用的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供直接使用连杆动应力计算曲轴扭振激励源，避免了使用缸压计算激励源导致的往复惯性力及摩擦力误差的一种基于连杆瞬态应力的柴油机曲轴扭振模型标定方法。
本发明的目的是这样实现的：
本发明一种基于连杆瞬态应力的柴油机曲轴扭振模型标定方法，其特征是：
(1)采用无线传输装置获取连杆动应力；
(2)在曲轴的自由端和输出端分别装有光编码器，获得曲轴转角相位信号；
(3)利用采集到的连杆动应力信号和曲轴转角相位信号对曲轴扭振模型进行标定。
本发明还可以包括：
1、所述获取连杆动应力的具体步骤为：
(a)在柴油机每个气缸内安装连杆动应力信号采集及发射模块；
(b)在连杆轴颈工字凹槽内安装信号发射器及电源，使用铝合金片包裹固定；
(c)在连杆轴颈侧边粘贴应变片，与电源及发射器使用同一片铝合金薄片包裹固定；
(d)电线采用AF200型聚四氟乙烯外皮的多股软线，使用中性玻璃胶固定在连杆轴颈上，使用中性玻璃胶防止连杆被腐蚀；
(e)柴油机机体外部设置信号接收器，信号接收器包括信号输出接口、天线接口，天线接口连接天线，天线伸入柴油机机体内部，接收信号发射器发射出的信号，信号输出接口将收集到的信号传递给数据采集系统。
2、所述标定的具体步骤为：
利用测量所得连杆动应力P代替缸压计算激励，Pc＝Psin(α+β)；α为曲柄转角α＝ωt，ω为曲柄角速度，β为连杆摆角；
Pc＝P(sinαcosβ+sinβcosα)，曲柄半径为R，连杆长度为L,设λ＝R/L；
sinβ＝λsinα；
Figure BDA0003585729450000021
三角级数展开为
Figure BDA0003585729450000022
v为简谐次数，四冲程v＝0.5，1，1.5，2，……；
Figure BDA0003585729450000023
Figure BDA0003585729450000024
谐次激励力矩之幅值与分量为
Figure BDA0003585729450000025
Figure BDA0003585729450000026
其中D为活塞直径,R曲柄半径。
本发明的优势在于：本发明比起传统的曲轴扭振模型标定方法，剔除了往复惯性力及摩擦力对标定精度的影响，使标定结果更加准确。
附图说明
图1为本发明的总体布局示意图；
图2为连杆动应力测试系统在连杆上的安装方式；
图3为信号接收器示意图；
图4为曲柄受力分析图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1-4，本发明包括两个部分，所需信号的获取方法和利用连杆动应力计算扭振激励力矩的计算方法。信号获取系统包括曲轴转角相位信号获取和连杆动应力的获取。
1、采用无线传输装置获取连杆动应力：
柴油机每个气缸内装有连杆动应力信号采集及发射模块如图2所示；
连杆轴颈工字凹槽内装有7信号发射器及8电源，使用铝合金片包裹固定；
连杆轴颈侧边贴有10应变片，与电源及发射器使用同一片铝合金薄片包裹固定；
电线采用AF200型聚四氟乙烯外皮的多股软线，使用中性玻璃胶固定在连杆轴颈上，使用中性玻璃胶可以有效防止连杆被腐蚀；
电路上装有9无线控制开关，由遥控器控制其开合；
机体外部设有信号接受装置如图3所示；
接口12“RF IN”连接有天线,天线伸入柴油机机体内部，用于接收信号发射器发射出的信号，其中11为信号输出接口，将收集到的信号传递给数据采集系统，13为电源线接口。
2、在曲轴的自由端和输出端分别装有光编码器，获得曲轴转角相位信号。
3、利用采集到的连杆动应力信号和曲轴转角相位信号对曲轴扭振模型进行标定：
如图2所示，直接利用P代替缸压计算激励，Pc＝Psin(α+β)；
α为曲柄转角α＝ωt，ω为曲柄角速度，β为连杆摆角；
Pc＝P(sinαcosβ+sinβcosα)，曲柄半径为R，连杆长度为L,设λ＝R/L；
sinβ＝λsinα；
Figure BDA0003585729450000031
三角级数展开为
Figure BDA0003585729450000032
v为简谐次数，四冲程v＝0.5，1，1.5，2，……；
Figure BDA0003585729450000041
Figure BDA0003585729450000042
谐次激励力矩之幅值与分量为
Figure BDA0003585729450000043
Figure BDA0003585729450000044
其中D为活塞直径(m),R曲柄半径(m)。

Claims (3)

1.一种基于连杆瞬态应力的柴油机曲轴扭振模型标定方法，其特征是：
(1)采用无线传输装置获取连杆动应力；
(2)在曲轴的自由端和输出端分别装有光编码器，获得曲轴转角相位信号；
(3)利用采集到的连杆动应力信号和曲轴转角相位信号对曲轴扭振模型进行标定。
2.根据权利要求1所述的一种基于连杆瞬态应力的柴油机曲轴扭振模型标定方法，其特征是：所述获取连杆动应力的具体步骤为：
(a)在柴油机每个气缸内安装连杆动应力信号采集及发射模块；
(b)在连杆轴颈工字凹槽内安装信号发射器及电源，使用铝合金片包裹固定；
(c)在连杆轴颈侧边粘贴应变片，与电源及发射器使用同一片铝合金薄片包裹固定；
(d)电线采用AF200型聚四氟乙烯外皮的多股软线，使用中性玻璃胶固定在连杆轴颈上，使用中性玻璃胶防止连杆被腐蚀；
(e)柴油机机体外部设置信号接收器，信号接收器包括信号输出接口、天线接口，天线接口连接天线，天线伸入柴油机机体内部，接收信号发射器发射出的信号，信号输出接口将收集到的信号传递给数据采集系统。
3.根据权利要求1所述的一种基于连杆瞬态应力的柴油机曲轴扭振模型标定方法，其特征是：所述标定的具体步骤为：
利用测量所得连杆动应力P代替缸压计算激励，Pc＝Psin(α+β)；α为曲柄转角α＝ωt，ω为曲柄角速度，β为连杆摆角；
Pc＝P(sinαcosβ+sinβcosα)，曲柄半径为R，连杆长度为L,设λ＝R/L；
sinβ＝λsinα；
Figure FDA0003585729440000011
三角级数展开为
Figure FDA0003585729440000012
v为简谐次数，四冲程v＝0.5，1，1.5，2，……；
Figure FDA0003585729440000021
Figure FDA0003585729440000022
谐次激励力矩之幅值与分量为
Figure FDA0003585729440000023
Figure FDA0003585729440000024
其中D为活塞直径,R曲柄半径。
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