彈性聯(lián)軸器的衰減效果以及彈性聯(lián)軸器對(duì)于扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的貢獻(xiàn)

大功率柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的不均勻性對(duì)傳動(dòng)裝置的工作可靠性和壽命有重大影響。

其一、彈性聯(lián)軸器對(duì)柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的衰減效果

大功率柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的不均勻性對(duì)傳動(dòng)裝置的工作可靠性和壽命有重大影響。對(duì)多缸柴油機(jī)來(lái)說，由于以下四方面原因的存在：(1)柴油機(jī)氣缸內(nèi)爆發(fā)壓力所產(chǎn)生的激振力矩是脈沖式周期變化的；(2)柴油機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的質(zhì)量及慣性所產(chǎn)生的激振力矩是周期變化的；(3)接受功率部件所吸收的轉(zhuǎn)矩不是定值而產(chǎn)生的激振力矩是隨機(jī)變化的；(4)各缸功率不均衡偏差的客觀存在及其分布的隨機(jī)性導(dǎo)致柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生隨機(jī)波動(dòng)性等，致使柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的不均勻性是無(wú)法避免的。其實(shí)際輸出值是由其輸出轉(zhuǎn)矩的平均值和一系列不同振幅、不同頻率和不同初相位的簡(jiǎn)諧力矩疊加而鬧習(xí)。在某些工況，柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的瞬時(shí)峰值甚至是其平均值的5一6倍，或者多。尤其是大功率柴油機(jī)由于其輸出轉(zhuǎn)矩大，致使其輸出轉(zhuǎn)矩的瞬時(shí)峰值非常大，進(jìn)而使其后的車輛傳動(dòng)裝置的工作條件十分惡劣，從而導(dǎo)致傳動(dòng)裝置動(dòng)負(fù)荷大，壽命降低。為了改變柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的不均勻性，柴油機(jī)內(nèi)部均裝有扭振減振器，但仍不能滿足車輛傳動(dòng)裝置的工作要求。為了改變傳動(dòng)裝置的工作條件、延長(zhǎng)其使用壽命，一般在柴油機(jī)與傳動(dòng)裝置之間安裝具有減振性能的彈性柱銷聯(lián)軸器，從而達(dá)到衰減柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的不均勻性。經(jīng)使用表明：裝有彈性聯(lián)軸器比剛性聯(lián)接的車輛傳動(dòng)裝置，其故障率明顯降低、壽命大大延長(zhǎng)。目前，彈性聯(lián)軸器種類豐富，選用何種彈性聯(lián)軸器能夠與柴油機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)達(dá)到良好的匹配需從理論和試驗(yàn)研究來(lái)確定。以下針對(duì)某一具體柴油機(jī)和某動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，分別采用硫化橡膠齒彈性聯(lián)軸器、橡膠齒套彈性聯(lián)軸器和兩種蓋斯林格彈性聯(lián)軸器進(jìn)行減振試驗(yàn)研究，目的是探求用于車輛傳動(dòng)裝置的四種聯(lián)軸器對(duì)柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩不均勻性的衰減效果及其變化規(guī)律。

其二、彈性聯(lián)軸器對(duì)于扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的貢獻(xiàn)

梅花聯(lián)軸器是機(jī)械產(chǎn)品軸系傳動(dòng)中較常見的連接部件。其功能是連接兩軸共同回轉(zhuǎn)以傳遞轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動(dòng)、補(bǔ)償所連兩軸相對(duì)位移和改變系統(tǒng)傳遞動(dòng)力學(xué)特性。其應(yīng)用范圍設(shè)計(jì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的眾多領(lǐng)域，是品種繁多、使用量大的通用基礎(chǔ)部件。彈性聯(lián)軸器作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)、減速器、動(dòng)力裝置或者功率吸收裝置之間的連接結(jié)構(gòu)，在實(shí)際工作中會(huì)遭遇因振動(dòng)過大而造成事故發(fā)生。

彈性聯(lián)軸器對(duì)于扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的貢獻(xiàn)主要在于聯(lián)軸器中的彈性元件。這些彈性元件是用橡膠、聚氨醋和尼龍等材料制成。橡膠等非金屬與金屬材料相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：彈性模量范圍大容易獲得不同剛度的彈性元件；質(zhì)量輕、內(nèi)摩擦大、阻尼性能好、單位體積儲(chǔ)存的變形能量多、無(wú)機(jī)械摩擦、無(wú)需潤(rùn)滑等。正是由于彈性材料的這些特性，尤其是彈性模量范圍大，相比較金屬材料，其剛度小彈性大的特點(diǎn)使其在軸系運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，雖然對(duì)于橫向和彎曲振動(dòng)的減少有著巨大的貢獻(xiàn)，但是也帶來(lái)了扭轉(zhuǎn)動(dòng)振的增加。

由于前文所述，旋轉(zhuǎn)機(jī)械在變速過程中，振動(dòng)信號(hào)是一種非平穩(wěn)信號(hào)，傳統(tǒng)的傅利葉分析的方法不適用于分析這種情況的信號(hào)，所以，人們著手研究旋轉(zhuǎn)機(jī)械扭轉(zhuǎn)振動(dòng)信號(hào)的特點(diǎn)，提出新的解決辦法。

由于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的共同特點(diǎn)是：轉(zhuǎn)速高，功率大。根據(jù)這一特點(diǎn)，尋找一種能夠清晰、準(zhǔn)確、適應(yīng)轉(zhuǎn)速變化的快速易和可靠的分析法。由于旋轉(zhuǎn)機(jī)械在轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，雖然由于速度的變化導(dǎo)致每周旋轉(zhuǎn)的時(shí)間存在不同，但是轉(zhuǎn)軸每轉(zhuǎn)一周所轉(zhuǎn)過的角度都是360度，因此，根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，如果能夠?qū)r(shí)域的等時(shí)間間隔采樣轉(zhuǎn)換成等角度間隔的采樣，那么無(wú)論轉(zhuǎn)速如何變化，等角度采樣間隔不變，轉(zhuǎn)軸每轉(zhuǎn)一周的采樣點(diǎn)數(shù)仍然不變，這樣就把轉(zhuǎn)軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的非平穩(wěn)信號(hào)重新轉(zhuǎn)化成平穩(wěn)信號(hào)，利用傅利葉分析的方法重新適用起來(lái)，這種方法就是階次分析的方法。

分析旋轉(zhuǎn)機(jī)械的行為是動(dòng)態(tài)信號(hào)分析的一個(gè)關(guān)鍵的應(yīng)用。由于旋轉(zhuǎn)機(jī)械產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速相關(guān)的往復(fù)振動(dòng)和噪聲信號(hào)。這些關(guān)系在動(dòng)態(tài)信號(hào)分析中往往是不明顯的，特別是在與轉(zhuǎn)速相關(guān)聯(lián)的時(shí)候。因此，階次分析成為分析與轉(zhuǎn)速有關(guān)的旋轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)械噪聲與振動(dòng)信號(hào)的關(guān)鍵技術(shù)，例如齒輪箱、汽輪機(jī)、聯(lián)軸器和內(nèi)燃機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械。所謂階次，實(shí)質(zhì)是轉(zhuǎn)速的歸一化。階次成分是轉(zhuǎn)速的振動(dòng)諧波。階是轉(zhuǎn)速頻率，m階是n倍的轉(zhuǎn)速。階次成分就是轉(zhuǎn)速的振動(dòng)諧波以風(fēng)扇齒輪為例，假設(shè)齒輪式25個(gè)齒，如果帶動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速為一階的話，那么齒輪就是25階，而且不隨轉(zhuǎn)速的改變而改變。

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