原匹配策略選用聯(lián)軸器的仿真分析

針對某型內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組，采用原匹配策略，軸系分別使用大剛度聯(lián)軸器和彈性橡膠聯(lián)軸器建立當(dāng)量模型，進(jìn)行無阻尼自由振動仿真計算．諧次激振力對應(yīng)共振轉(zhuǎn)速；、小剛度聯(lián)軸器軸系一階固有頻率遠(yuǎn)低于3.0諧次激振力對應(yīng)共振轉(zhuǎn)速，其余階固有頻率均高于3.0諧次激振力對應(yīng)共振轉(zhuǎn)速；兩種聯(lián)軸器的選用都符合目前軸系抗扭振設(shè)計基本原則，不會在內(nèi)燃機(jī)設(shè)定的工況轉(zhuǎn)速內(nèi)與3.0諧次激振力產(chǎn)生共振．高彈性聯(lián)軸器軸系在轉(zhuǎn)速為1,1,r/min時固有頻率為其聯(lián)軸器模態(tài)，其1.0諧次激振力在工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)會與其產(chǎn)生共振．

2選用聯(lián)軸器的仿真分析采用連續(xù)變剛度聯(lián)軸器的目的是使軸系的聯(lián)軸器模態(tài)在不同轉(zhuǎn)速下對應(yīng)的固有頻率避開內(nèi)燃機(jī)1.0諧次與0.諧次對應(yīng)的共振轉(zhuǎn)速．根據(jù)已有的軸系與聯(lián)軸器新匹配策略，該聯(lián)軸器的扭轉(zhuǎn)剛度隨內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)矩變化而變化。

2兩種匹配策略軸系的扭振響應(yīng)對比為驗證新匹配策略的性，對采用不同匹配策略的內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組軸系建立當(dāng)量模型進(jìn)行強(qiáng)迫振動仿真計算，比較采用原策略與新策略的軸系各部件的扭振響應(yīng)，如均衡工況下軸系自由端和電機(jī)轉(zhuǎn)子扭振幅值，以及單缸停缸時軸系自由端的扭振幅值，使用大剛度聯(lián)軸器時，電機(jī)轉(zhuǎn)子扭振幅值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于使用彈性聯(lián)軸器和變剛度聯(lián)軸器時軸系電機(jī)轉(zhuǎn)子的扭振幅值，幅值時幾乎是彈性聯(lián)軸器的10倍．同時，選取大剛度聯(lián)軸器軸系扭振幅值工況進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)子的切向速度計算．使用大剛度聯(lián)軸器時，雖然聯(lián)軸器工作性高，能夠適應(yīng)高溫、高速等惡劣工作環(huán)境，但是內(nèi)燃機(jī)曲軸與電機(jī)轉(zhuǎn)子幾乎剛性連接，激振力直接傳遞到電機(jī)轉(zhuǎn)子上，使得電機(jī)轉(zhuǎn)子扭轉(zhuǎn)振幅較大，容易導(dǎo)致轉(zhuǎn)子出現(xiàn)故障這也是大剛度聯(lián)軸器在內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組使用中受到限制的重要原因．

大剛度聯(lián)軸器缺少撓性元件，不能提供減振效果，其聯(lián)軸器的振動力矩是其他兩種聯(lián)軸器的幾十倍；并且直接傳遞到電機(jī)轉(zhuǎn)子上，不適用于內(nèi)燃機(jī)車的內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組；使用聯(lián)軸器雖然在正常工況下軸系的扭振響應(yīng)較優(yōu)，但是在內(nèi)燃機(jī)實際工作中會有非均衡工況，單缸停缸時，聯(lián)軸器功率損失已遠(yuǎn)超許用值，振動力矩也已接近許用值；使用變剛度聯(lián)軸器時，軸系在正常工況和單缸停缸工況下的扭振響應(yīng)較優(yōu)，功率損失和振動力矩許用值均有較大裕量。

連續(xù)變剛度聯(lián)軸器軸系扭振試驗

穩(wěn)態(tài)均衡工況扭振試驗對內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組建立軸系扭振仿真計算模型時，軸系難免有的簡化，并且軸系中各部件阻尼難以準(zhǔn)確確定，因而筆者進(jìn)一步對內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組軸系進(jìn)行扭振試驗，并和仿真值進(jìn)行對比．該內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組由內(nèi)燃機(jī)、主發(fā)電機(jī)、扭振減振器和彈聯(lián)組成．

為均衡工況下測得的軸系自由端的綜合扭振角位移幅值及各諧次扭振幅值隨轉(zhuǎn)速的變化．采用當(dāng)量模型扭振計算獲得的均衡工況下曲軸自由端的綜合扭振角位移幅值及各諧次扭振幅值隨轉(zhuǎn)速變化．仿真值與試驗值的幅值、變化規(guī)律基本一致．因而該內(nèi)燃機(jī)車內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組的軸系計算所采用的當(dāng)量模型是準(zhǔn)確的，其計算值能夠用于原策略與新匹配策略的對比．

非均衡工況扭振試驗

內(nèi)燃機(jī)單缸停缸時，對連續(xù)變剛度聯(lián)軸器軸系進(jìn)行扭振測試，聯(lián)軸器軸系在內(nèi)燃機(jī)非均衡工況時，內(nèi)燃機(jī)低諧次激勵會與軸系聯(lián)軸器扭振模態(tài)產(chǎn)生共振，容易導(dǎo)致聯(lián)軸器失效破壞；大剛度聯(lián)軸器軸系的聯(lián)軸器扭振模態(tài)對應(yīng)的共振轉(zhuǎn)速較高，但該聯(lián)軸器缺少撓性元件，激振力直接傳遞到電機(jī)轉(zhuǎn)子容易造成電機(jī)故障。采用一種新的軸系變剛度聯(lián)軸器匹配策略，既保留聯(lián)軸器的減振效果，又避免了內(nèi)燃機(jī)低諧次激勵與軸系聯(lián)軸器扭振模態(tài)產(chǎn)生共振，軸系在各缸做功的均衡和非均衡工況下都具有良好的扭振性能，聯(lián)軸器也能保留足夠的裕量。