柴油机振动试验方案
新型中速柴油机的振动响应计算与测量分析
减振与降噪收稿日期:2008203211新型中速柴油机的振动响应计算与测量分析杨建国1,张晓铭2,陆松华1(11武汉理工大学,湖北武汉430063,21镇江中船设备有限公司,江苏镇江212011)摘 要:建立了6L16/24型中速柴油机的几何模型,划分了有限元网格,计算了轴承力和侧推力等主要激励力,定义了边界条件,并应用有限元法进行了振动响应分析计算,进行了6L16/24型柴油机的振动测量,有限元振动响应分析结果与振动测试结果对比分析表明:建立的有限元模型合理可行,可用于柴油机的研发。
关键词:有限元法;振动测试;振动响应计算中图分类号:TK42213 文献标识码:A 文章编号:100124357(2008)0320037204Vi brati on Response Calcul ati on and M easure mentof a New M edi u m 2speed D i esel Engi n eYang Ji a nguo 1,Zhang Xi a o m i n g 2,Lu Songhua1(11Wuhan University of Technol ogy,Hubei W uhan 430063;21Zhenjiang C ME Co .,L td .,JiangsuZhenjiang 212011)Abstract:The geo metric model of 6L16/24diesel engine is constructed and the finite ele ment model ismesh 2ed,then the main exciting l oads such as bearing -f orce and thrusting f orce are co mputed and the boundary conditi on is defined .Finite Ele mentMethod (FE M )is used t o analyze and calculate vibrati on res ponse,and the calculati on results are co mpared with test results,which sho ws that the finite ele ment model is rati onal and can be applied on the devel opment of diesel engines .Key wo rds:Finite Ele mentMethod;vibrati on test;vibrati on res ponse calculati on1 引 言解决柴油机振动问题可采用理论分析和试验研究两种方法。
柴油机试机实验指导
内燃机实验指导书目录1．起动性能试验2．调速性能试验3．柴油机怠速试验4．负荷特性试验5．速度特性试验6．万有特性试验7．各缸工作均匀性试验8．摩擦功率的测定9．油泵调整特性试验10．柴油机喷油提前角调整特性试验11．测功机校正试验12．油耗仪校正试验13．发动机振动测量与分析14．发动机噪声测量与分析15．发动机烟度测试试验16．发动机排放测试试验17．气缸压力、油管压力、针阀升程的测量18．发动机性能对比设计实验。
附录. 发动机的主要技术特性表一. 起动性能试验试验目的：考查评定内燃机的起动性能是否符合有关专业标准和制造厂的规定。
试验条件：发动机与测功机连接脱开，不采用任何特殊的加温起动措施，汽油机在-10℃、柴油机在-5℃以下气温进行起动性能试验。
试验仪器及设备：4BTAA140 型涡轮增压柴油机东风康明斯发动机股份有限公司SJ520 水力测功机湘仪动力测试有限公司PC2010 测功机控制系统湘仪动力测试有限公司YC6105 柴油机广西玉林柴油机厂EIM04 发动机测控系统杭州弈科机电设备公司温度表杭州弈科机电设备公司大气压力表秒表试验方法：试验方法根据发动机不同而不同，有手摇和电动机（或起动马达）拖动两种方式。
1．.... 转动发动机时，从手摇转动发动机开始记时，至听到发动机发出排气声止（能运转）所用的时间即为起动时间。
起动后随即停机，再手摇起动，连续三次起动成功为达标。
若在第一次起动时失败，可间隔2min 后再进行。
2．电动机（或起动马达）拖动发动机15s 以内自行运转，即为起动成功；若拖动15s 仍未能自行运转，其间无断续着火声，即为起动失败；若拖动15s 未能自行运转，但其间有断续着火声，允许再连续拖动15s（共30s），若能自行运转，亦为起动成功。
3．若起动失败，可检查发动机油路、电路及其它可能的故障后，再进行起动性能试验。
4．起动试验共进行三次，若起动成功，则在30%~50%额定转速下运行10~20 min 后停机，待电解液、防冻液、机油、燃油温度下降至规定气温范围内后，再进行一次起动。
柴油发电机组产品标准和试验方法
2 现行国际标准
2.1 柴油机标准
ISO3046-1:2002 往复式内燃机 性能 第1部分： 标准基准状况，功率、燃料消耗和机油消耗的标 定及试验方法-通用发动机的附加要求
ISO3046-3:2006 往复式内燃机 性能 第3部分： 试验测量
ISO3046-4 :1997 往复式内燃机 性能 第4部分： 调速
IEC88528-11:2004 往复式内燃机驱动的交流发电机 组 第11部分：旋转不间断电源——性能要求和试 验方法
1SO 8528-12:1997往复式内燃机驱动的交流发电机 组 第12部分:对安全装置的应急供电
3 现行国家标准
GB/T 6072.1—2008往复式内燃机 性能 第1部分 ：标准基准状况，功率、燃料消耗和机油消耗的 标定及试验方法-通用发动机的附加要求
柴油发电机组产品标准 和试验方法
2020年4月27日星期一
1 产品标准的分类
1.1 国际标准 1.1.1 国际标准化组织（ISO） 标准 1.1.2 国际电工委员会（IEC） 标准 1.1.3 国际电气和电子工程师协会（IEEE） 标准 1.2 国家标准 1.3 国家军用标准 1.4 行业标准 1.5 企业标准 1.6 强制性标准和推荐性标准
GB/T 2820.1-2009 往复式内燃机驱动的交流发电机 组 第1部分:用途、定额和性能
船用柴油机轴系扭转振动测量方法
中华人民共和国国家标准UDC 621.431．713．6船用柴油机轴系扭转振动测量方法GB 6299-86The measuring method for torsional vibrationin shaft system of marine diesel engine标准适用于船用柴油机轴系的扭振测量。
其他动力的船舶轴系的扭振测量亦可参照使用。
注：轴系包括与扭振计算有关的动力机、传动元件和受功构件。
1 量标以柴油机曲轴回转中心线为参考，第一曲拐（从自由端数起）上死点为基准，取被测点在定转速各谐次的角位移振幅为量标，以（°）或rad为计量单位。
2 测量仪器2.1 总的要求2.1.1 测量仪器系统必须经过校验，能够获得被测轴系扭振响应正确信息的记录，同时还要获取测点的转速信息。
2.1.2 测量频率范围一般为1～600Hz。
如所选测量仪器的频率范围不足,则必须满足测量信号中主谐次(即柴油机各单位曲柄相对振幅矢量同向时的谐次）或副谐次的频率要求,其频率响应平直部分的允许误差为上10％。
如果测量仪器低频响应不足，其特性确定，则可以使用，但必须对扭振测量值进行修正。
2.1.3 测量仪器应按规定在国家主管机关认可的单位进行校验，并具有校验证书。
2.2 机械式扭振仪2.2.1 正确选择仪器的安装位置，并保批安装精度。
2.2.2 合理选择或调整有关的仪器工作参数如：传动比、弹簧常数、皮带长度和松紧（如用皮带传动时）、划笔放大比和阻尼等。
2.3 电测扭振仪2.3.1 仪器组成测量仪器系统一般由传感器、放大器、记录器及监测指示装置等组成。
在能满足2.1.1款要求的条件下，允许改变其组成。
2.3.2 传感器传感器与被测点之间的联系装置应尽量减小尺寸，并保证其制造和安装精度，以减少非扭振信号对测量精度的影响。
选用的传感器，在规定的工作环境（如温度、湿度、磁场、油污等）下，应能可靠地工作。
传感器经受非正常状况（如冲击、过热、浸油、浸水等）后，应及时校验。
柴油机主要性能试验方法简介
二、主要性能试验方法简介试验应符合上述规定。
发动机所带附件按表8-2规定。
（一）怠速试验1．汽油机怠速试验试验目的是为评定汽油机的怠速稳定性及怠速排放。
试验时发动机与测功器脱开，预热发动机使冷却水及机油温度达到规定要求。
逐渐关小油门，适当调整怠速调整螺钉，使发动机转速逐渐下降至怠速转速，且能运行10min以上不熄火，其中CO及HC的排放量不得超过限值，转速波动率在规定范围内。
试验中主要测量量：CO、HC排放浓度；燃烧消耗量；进气管真空度；平均转速；最大及最小转速等。
2．柴油机怠速试验试验目的是为评定柴油机怠速稳定性。
试验发动机与测功器脱开，预热发动机使冷却水温、机油温度及柴油温度达规定值。
逐渐关小油门，适当调整低速限制螺钉的位置使转速逐渐下降至怠速转速，稳定5min，再进行测量。
试验中主要测量：燃料消耗量；平均转速最大及最小转速等。
（二）功率试验测定发动机的外特性（总功率）和使用外特性（静功率）。
评定发动机在全负荷下的动力性和经济性试验时油门全开，在发动机工作转速范围内，顺序地调节负荷，改变转速，进行测量。
适当的分布8个以上测量点。
绘制外特性与使用外特性曲线。
试验中主要测量：进气状态；转速；扭矩；燃料消耗量；空气消耗量；排气烟度；噪声；排气温度；点火或喷油提前角及汽油机进气管真空度；燃料的辛烷值或十六烷值；柴油低热值及馏程。
（三）负荷特性试验试验目的是在规定转速下，评定发动机部分负荷的经济性。
试验时，发动机在50%～80%的额定转速下运行，从小负荷开始逐渐增大负荷，相应增大油门直至油门全开。
适当分布8个以上的测量点。
绘制负荷曲线试验中主要测量：进气状态；转速；扭矩；燃料消耗量；汽油机进气管真空度；燃料的辛烷值或十六烷值；柴油低热值及馏程。
（四）万有特性试验试验目的是评定发动机在各种工况下的经济性，为选用汽车发动机提供依据。
可选取下列方法之一进行。
1．负荷特性法在发动机工作转速范围内，均匀地选8种以上的转速，在每种转速下进行负荷特性试验。
振动测量评价标准介绍
ISO 13372:2004 Terminology for the fields of condition monitoring and diagnostics of machines 机器状态监测和故障诊断领域的术语 ISO 13373-1:2002 Condition monitoring and diagnostics of machines Vibration condition monitoring Part 1: General procedures机器的状态监测和故障诊断 机器的振动监测 第1部分:一般准则 ISO 13373-2:2004 Condition monitoring and diagnostics of machines Vibration condition monitoring Part 2: Processing, analysis and presentation of vibration data ISO 13374-1:2003 Condition monitoring and diagnostics of machines Data processing, communication and presentation Part 1: General guidelines ISO 13374-2:2007 Condition monitoring and diagnostics of machines Data processing, communication and presentation Part 2: Data processing ISO 13379 :2003 Condition monitoring and diagnostics of machines General guidelines on data interpretation and diagnostics techniques数据解释和诊断技术的一般准则 ISO 13381:2004 Condition monitoring and diagnostics of machines Prognostics Part 1: General guidelines
高速柴油机气阀组件振动监测诊断技术试验研究
收 稿 日期 ：２ １ －３０ ０ １０ －７ 基 金 项 目 ：香 港 城 市 大学 “ 于 瞬 时 转 速 法 的可 提 供 实 时 专 家 建 议 的 车 载 汽 车 安 全 系 统 ” 向项 目资 助 。 基 纵 作 者 简 介 ：段 福 松 （ ９５一 ） 男 ， 士 研 究 生 ， 要 研 究 方 向 为 柴 油 机 监 测 、 断 与 电 子 控 制 技 术 ， — ｉ：ｉｇ １２ ６ ．ｏ １８ ， 硕 主 诊 Ｅｍａ ｙ ｊ ６ ＠１ ３ ｃｎ。 ｌ ｎｉ
２． Ｋｅ ｂ ｒ ｔｒ ｆＭａ ｉ ｅ Ｐ ｗｅ ｇ ｎ ｅ ｉｇ ＆ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｕ ｄ ｒＭｉ ｉｔ ｆＣｏ ｙ Ｌａ ｏ ａ ｏ ｙ ｏ ｒｎ ｏ ｒＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｅ ｎ ｓｒ ｏ ｍｍｕ ｉ ａｉ ｎ ． ｙ ｎ ｃ ｔｏ ｓ
Ｏ 引 言
柴油机是 一种 非 常重 要 的往 复式 动 力 机械 ，其 气 阀机构 的工作 条 件 恶劣 ，气 阀头部 底 面 直接 与 缸
率下 降… ，柴油 机整 体性 能 降低 。开展 气 阀机 构 的
监测 与诊断对 于 提高 柴油 机 的安 全性 和 可靠 性 、减 小维 修工作量 和延 长检修周 期具有 十分 重要 的意义 。 振 动分 析法 是诊 断气 阀 间隙异 常和气 阀漏 气 的
Ｈ ｂ ｉ ｈ ｎ４ ０ ６ ） ｕ ｅＷｕ ａ ３ ０ ３
Ａｂ ｔ ｃ ： Ｔ ｅ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔｌｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｅ ｖｂ ａｉ ｎ ｍｏ ｉ ｒ ｇ ａ ｄ ｄ ａ ｎ ｓｓｔｃ ｎ ｌｇ ｆｖ ｌ ｅ ｃ ｒ — ｓｒ ｔ ｈ ｘ ｅ ａ ｉ ｎ ａ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｈ ｉ ｒ ｔ ｎ ｔ ｉ ｎ ｉ ｇ ｏ ｉ ｅ ｈ ｏ ｏ ｏ ａｖ ｏ ｏ ｏ ｎ ｙ ｎ
柴油机及柴油发电机振动测试报告.doc
柴油机及柴油发电机机械振动测量1.测量条件①被测机器处于正常安装状态。
②当机器达到正常运转状态时方可进行测量。
③测量应在机器典型使用工况下进行。
④测量环境中应无强烈外部干扰。
2.振动测量仪器与设备振动加速度传感器、电荷放大器、YE6263动态数据采集测试分析仪、计算机。
3.测量仪表的要求振动测量的传感器应有下列要求：①传感器安装在被测点处应牢固可靠，接触面光滑干净，在整个测量过程中不得有任何移动。
连接系统在测量频率范围内应保证振动信号的正确传递。
②传感器应在允许的工作环境（如温度、湿度、磁场、油污、盐雾等）下工作。
③传感器经非正常状态后（如冲击，过热、浸水、浸油等）应及时校验，确认不低于原始性能时，方可继续而使用。
④传感器应有方向性，横向灵敏度应不大于测量方向灵敏度的10%，即“横向灵敏度比”要求小于10%联接导线的要求：联结导线的选用应与测量系统匹配，导线应固定牢固，与被测对象之间不应有相对运动。
指示与记录装置的要求：指示装置应能直接读取测量量标的有效值，可记录测量量标与时间的关系图并保存。
4.测量的数据内容柴油机及柴油发电机振动的测量的数据包括振动位移、振动速度、振动加速度。
柴油机及柴油发电机振动测量量标和定义振动位移：物体相对于某一参考坐标位置的矢量。
单位为毫米（mm）。
振动速度：振动位移的时间变化率的矢量。
单位为毫米每秒（mm/s）振动加速度：振动速度的时间变化率的矢量。
单位为毫米的平方每秒（mm2/s）5.测量系统测量系统的组成部分如下框架图图1 实验振动测量系统组成测量值是在一定频率范围内振动信号的有效值，测量频率范围下限应包括机械的一阶振动频率，对转速为600r/min以上的机械，频率范围取10～1000Hz，对转速为300～600r/min 的机械，频率范围取3～1000Hz。
振动测量仪器应能显示并记录振动测量标量和时间的关系图，和直接显示复合振动测量标量的有效值，频率响应范围应在2~3000HZ内选取，仪器精度应不低于5%。
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柴油机振动试验方案
一、试验目的
1、了解隔振装置对柴油机的整机振动特性的影响；
2、了解排气系统改进前后的振动特性。
二、试验项目
根据是否安装隔振装置和进行排气管改进，试验存在四种状态，分别为：
1、未安装隔振装置排气管未改进状态；
2、未安装隔振装置排气管已改进状态；
3、已安装隔振装置排气管未改进状态；
4、已安装隔振装置排气管已改进状态；
分别在以上四种状态下进行整机振动测试和排气系统的振动测试。
三、试验系统
试验系统原理图如图1所示。
图1 试验系统构成
四、试验设备
试验设备联系关系如图2所示，主要包括：
1、ICP 型压电式加速度传感器
结合柴油机实际工作是的特点，选用AD-100T 型传感器，其性能参数如下。
•灵敏度：100m V/g •频率响应：0.3～15000 Hz •安装谐振频率：35 kHz •最大可测加速度：±50 g •重量：20 gm •安装螺纹：
M5
柴油机
多通道振动测试仪
计算机
图2 试验设备连接图
2、多通道振动测试仪
选用VIB2008型多通道振动测试仪，其性能参数如下。
•采样速度：200kHz ，高速A/D •高精度分辨率：16-bit
•模拟输入：8通道ICP 型加速度传感器输入 •增益量程：1、2、4、8 •每通道提供4mA 恒流源
•输出模式：8通道实时振动加速度值、或8通道加速度峰值检测值 •每通道独立的高通、隔直电路，无源高通滤波器，截止频率0.16Hz
•每通道4阶有源Buttworth低通滤波器，截止频率1kHz
•每通道可通过软件设置增益、采样率
•传感器在线指示，可任意设置触发通道
•接口方式：并口、USB口
•输入信号连接方式：BNC
•电源支持：9~36VDC/4.5W
•重量：1.3kg
•随机数据采集操作软件C-DAS：设置试验参数，进行数据存储、回放。
五、测试方案
1、测点的布置
对于整机振动的测试，按照GB7164-87《中小功率柴油机振动测量方法》规定：至少应取5个测点，上部两点接近机体中间，另外三点取在三个支承位置。
据此，本次试验中整机振动测试将布置6个测点，分别位于顶部接近机体中间的两点和四个支承位置，如图3（a）中A1~A6所示。
排气管的振动测试将布置2个测点，分别位于换热器入口处和换热器出口处，如图3（b）中B1、B2所示。
（a）整机振动测点布置图
B1
（b）排气管振动测点布置图
图3 测点布置图
2、不同状态下的多工况测试
在“试验项目”所述的四种状态下分别进行以下工况时的整机振动和排气管振动测试。
最终将采集到16组数据，每组数据包含8个传感器采集的数据。
表1 试验工况
六、试验步骤
1、将多通道振动测试仪和PC机放置在便于操作和有利人身安全的方位；
2、将传感器固定到测点处；
3、将传感器输出电缆接至多通道振动测试仪；
4、将多通道振动测试仪与PC机连接；
5、在内燃机为未运转的状态下，打开电源，打开所有设备，检查电缆连接的连通性，确保各设备处于良好状态；
6、内燃机在各工况下工作，进行数据采集；
7、对采集的数据进行后处理。
七、试验结果分析
1、分析隔振装置对柴油机整机振动和排管振动的影响；
2、分析改进后的排气管在振动特性上的变化。
八、需进一步明确的问题
1、整机振动测点处传感器的安装是否具备螺纹安装条件；
2、排气管上的传感器连接方式；
3、传感器电缆的长度根据实际需要确定。