8V280柴油机平衡方案设计及平衡性能分析(2)

2.2 平衡性能分析

因为内燃机的倾覆力矩作用在机架上，因此选取柴油机的机架为研究对象。通过测量机架上沿着曲轴方向的力矩得到柴油机的倾覆力矩[11]，与理论计算的处理方法一样，测量出柴油机的倾覆力矩后提取其常数项及二阶谐波分量作为柴油机的总倾覆力矩。在ADAMS软件中设置仿真时间及仿真步数，仿真时间设置为0.12 s，即曲轴旋转两圈（720°），仿真步数设置为144步。在计算机上运行一段时间后，即可测量出柴油机的动力学特性参数。

图4为安装平衡轴前总倾覆力矩的仿真-理论对比图，从图中可以看出仿真的曲线与理论计算的曲线比较吻

合。从波动曲线的极值来看，

仿真计算最大值为31 500 N·m，理论计算最大值为31 311 N·m，误差为0.6%；仿真计算的最小值为24 140 N·m，理论计算最小值为24 169 N·m，误差为0.12%。从波动的幅值上来看，理论计算的波动幅值为7 360 N·m，仿真计算的波动幅值为7 142 N·m，误差为3.08%。

图4 安装平衡轴前总倾覆力矩仿真-理论对比曲线图

图5为安装平衡轴后剩余倾覆力矩仿真-理论对比图，从波动曲线的极值来看，仿真计算最大值为28 304 N·m，理论计算最大值为28 298 N·m，误差为0.02%；仿真计算的最小值为27 218 N·m，理论计算最小值为27 182 N·m，误差为0.13%。从波动的幅值上来看，理论计算的波动幅值为1 086 N·m，仿真计算的波动幅值为1 116 N·m，误差为2.68%，仿真的曲线与理论计算的曲线比较吻合。

图5 安装平衡轴后剩余倾覆力矩仿真-理论对比曲线图

图6为安装平衡轴前后倾覆力矩对比图，从仿真的曲线来看，平衡轴安装前倾覆力矩波动的幅值为7 360 N·m,平衡轴安装之后的波动的幅值为1 086 N·m，波动幅值降低了85.24%。从平衡的效果来看，平衡轴抵消了大部分二阶倾覆力矩，与理论计算的平衡效果同样显著，同时也证明了仿真模型及仿真结果的正确性。

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