1-悬置系统

EngineMounting发动机悬置康明斯发动机应用工程2EngineMounting发动机悬置基本安装要求悬置的种类设计指南设计评审故障诊断安装要求综述3EngineMounting发动机悬置BasicRequirements基本安装要求1悬置系统应当能保护主机厂的零部件免于由激振引起的损坏。2悬置系统本身应能承受正常的工作负载及扭曲变形而不损坏。3悬置系统本身不应当对发动机悬置点或缸体施加额外负载。4悬置系统必须设计成能允许必要的位移及变形而不能引起干涉。5悬置系统须要考虑能经受非常规的冲击及碰撞负荷。6减振器失效时应考虑充足的保护措施。4EngineMounting发动机悬置TypeofEngineMounting悬置的种类1刚性连接（硬连接）--主要在静态应用的大型发动机上应用，辅助支撑架放置于一个质量巨大的地基上，悬置仅充许最少热膨胀变形以及缸体的扭曲变形，被驱动装置装配时的定位对中要控制的非常精确。该应用同样适用于小排量的发动机。2半刚性连接（辅助支撑软连接）--仅仅适用于有部分减振要求及期望的发动机上。在工业应用中对于有12个或更多气缸的发动机及在有大型地基的场合应用很普及。3减振连接（软连接）--对于小型高速发动机装于要移动的设备上常希望采用此种减振系统。在此种状态发动机及其连接的附件全部与地基隔离，仅充许发动机随正常发动机振动进行响应，主机厂的底盘不应当作刚性或质量巨大以控制噪声及振动。5EngineMounting发动机悬置发动机悬置位置Requirements安装要求6EngineMounting发动机悬置典型前悬置典型后悬置DesignGuidelines设计指南7EngineMounting发动机悬置1柔性连接是用于移动设备（汽车）及8缸以下发动机的最普通方案。2减振悬置产生了相互独立的分开减振系统。3发动机及其直连附件作为一个整体进行振动，这个系统中的所有零部件必须有能力经受一定强度的振动，这包括排气管，进气管及冷却系零部件。4由减振块分开的零部件受到的振动与发动机本身的激振频率无关，一般振动质量及强度都较小。5两个振动系统之间的连接管路必须能自由运动。IsolationMounting-减振悬置设计指南8EngineMounting发动机悬置6发动机减振是一项非常专业化的技术，绝大多数减振器制造厂商可以对这方面的设计及相关技术标准提供帮助。7康明斯公司的软件Advisor可以最普通的悬置结构进行计算并提供预测的减振性能。8有些供应商仅评价给定悬置位置的几何尺寸，Advisor可以帮助对悬置提出修改意见。9请注意减振器供应商必须对它们自己产品的应用场合进行审核批准，以保证双方可以接受的减振性能。IsolationMounting减振悬置设计指南9EngineMounting发动机悬置隔离的发动机总成不能在三个直线方向及三个旋转方向运动。振动力是由这些零部件的质量及惯性以及悬置本身的反作用力施加后产生的。EngineVibrationMotion发动机振动时的运动10EngineMounting发动机悬置EngineVibration–VerticalShaking发动机振动-竖直振动四缸机在垂直方向有未平衡掉的二级振动力。这会引起发动机在坚直方向的运动以及与重心位置有关的旋转运动。11EngineMounting发动机悬置绝大多数发动机在发火时对发动机缸体施加了一个发火扭矩从而引起了发动机的翻转振动。EngineVibration-Roll发动机振动-翻转12EngineMounting发动机悬置未完全平衡直列四缸四冲程发动机的减振对减振器设计者来说一直是个问题。低速时由发动机惯性激发的翻转振动力不大。除了采用很软的减振器将怠速发动机翻转引起的振动控制好外，用其它方法控制发动机振动是很困难的。限制低速运行是有效的措施。高速时由发动机重量施加的翻转振动非常显著，较高的频率易于隔离。此时未平衡的竖直振动力对振动起了决定性作用。平衡轴减少了竖直振动。EngineVibration-Roll发动机振动-翻转13EngineMounting发动机悬置EngineVibration-VerticalandRoll发动机振动-竖直及翻转14EngineMounting发动机悬置在给定的悬置刚度情况下，为了尽可能减少翻转振动，理想的减振器位置尽可能接近翻转轴。实际的悬置位置通常受到悬置安装面及弯矩的限制。必须避免设计伸出悬置安装面太长的悬臂梁。EngineIsolatorLocation发动机减振器的位置15EngineMounting发动机悬置估计系统转动中心线通常可以把发动机和变速箱重心的连线作为转动中心线，动力系统将围绕此轴线作振荡。DesignGuidelines设计指南16EngineMounting发动机悬置悬置应尽量靠近转动中心好的设计DesignGuidelines设计指南17EngineMounting发动机悬置悬置应在围绕系统转动中心的运动方向上具有较小的弹性系数。通常：后悬置在垂直方向前悬置在水平方向DesignGuidelines设计指南18EngineMounting发动机悬置不佳设计DesignGuidelines设计指南19EngineMounting发动机悬置1理想的前悬置位置应在缸体上靠近翻转轴较近的位置上，由于风扇及驱动附件正在此位置所以很少选在此处。2如果用单点前悬置，前悬置在翻转轴方向上应专门设计得很软（侧面对侧面）。3如果前悬置在水平方向太软并有线性刚度，发动机在侧向力作用下易移位。5对置式前悬置设计允许采用低翻转刚度而同时对单纯的侧向负荷能保持一定的强度。6除了四缸发动机外，前悬置设计对减少竖直方向的振动作用不大。7理想的前悬置在轴向很软以平衡后悬置施加的轴向位移。FrontMountConsideration前悬置设计指南20EngineMounting发动机悬置线性刚度无空气间隙空气间隙非线性设计注意两种设计的差别等刚度设计水平方向很软FrontMountConsideration前悬置设计指南21EngineMounting发动机悬置FrontMountConsideration前悬置设计指南减振器在那里？22EngineMounting发动机悬置RearMountConsideration后悬置设计指南如果减振器位置靠近飞轮壳悬置点，减振器的位置较好，能迅速反馈传动轴的扭矩（如果必要）并且还有较低翻转振动频率。避免在悬置安装面上加太长的悬臂梁（在任何方向）。努力保持杆长小于安装面上螺栓的孔间距。软型减振器通常用于剪切型的安装设计，与压缩型的设计相比体积相对较大。对各个方向的动态负荷应引起注意，不要仅仅注意竖直及静态负荷。23EngineMounting发动机悬置RearMountConsideration后悬置设计指南注意反弹特征在后悬置安装面的翻转轴对置式后悬置剪切型设计24EngineMounting发动机悬置IsolatorSelection减振器选择制造商必须依靠设计验证。绝大多数当代的减振器都使用弹性材料以给出较好的减振性能并且成本较低。橡胶是最普通的减振器材料。注意：橡胶受压时耐久性较好但很硬橡胶不能承受张力橡胶受剪切时很软但超载时很易损环25EngineMounting发动机悬置IsolatorSelection减振器选择减振器有多种强度及负荷标定值。减振器有较低刚度值（当其它因素保持恒定时）时，减振器通常可降低系统的自振频率（即系统共振时的发动机转速将变低）。减振器有较高刚度值时（当其它因素保持恒定时），减振器通常将增加系统的自振频率（即系统共振时发动机的转速将变高）。太硬的减振器将不能或对系统提供很少的减振效果。同样尺寸的减振器，减振器刚度越低则具有的减振能力越低。26EngineMounting发动机悬置IsolatorSelection减振器选择与吊装的发动机相比，不合适的减振器会导致较高的振动强度。悬置系统的自振频率必须要按照发动机总成的重量及振动特征进行调整。希望采用非线性刚度的悬置系统。悬置太软时会使发动机在底盘上位移太大，负载不够并且耐久性不好。27EngineMounting发动机悬置IsolatorSelection减振器选择将减振器向自振翻转轴中心处移动时将降低传给底盘的翻转振动的振幅。绝大多数减振器均有供应商提供的最大负荷标定值，有些供应商将低标减振器的能力以用于建筑或非公路用。好的剪切型减振器应与过载保护弹性材料免于损坏的措施结合起来使用（缓冲垫）。28EngineMounting发动机悬置IsolatorSelection减振器选择为达到适宜的减振性能及耐久性，一些减振器需要用合适垫块细心的安装并要控制悬置安装孔径。当弹性材料粘结到工作表面时，橡胶/钢板接合面抵御污染损坏的能力加大，减振器具有的耐久性及性能一致性较好。减振曲线反映的是输入及输出力之间在无限大刚度底盘基础上得出的理想的力传递情况。为了使数据可信，数据应是在底盘具有的刚度比减振器刚度大得多的情况下得出的（近拟10倍）。29EngineMounting发动机悬置PairsofFocusedMounts对称式悬置对置式悬置必须是在悬置刚度比的基础上经计算后得出的。后置对置式悬置并不是几何对称。以下是在弹性中心处对悬置进行模拟计算得出的结果。注意此处为保护减振器免于过分回弹的措施（螺栓处有间隙）30EngineMounting发动机悬置DesignGuidelines设计指南获得良好的减振性能在怠速时的传递系数应小于0.4,即系统固有频率小于怠速发火频率的1/2。31EngineMounting发动机悬置AlternativeMountingDesign可选用的悬置设计精明的悬置位置设计可以改善发动机振动性能。下表为一个三点悬置示意图，通常用于轻型汽车及四缸紧凑型的装备上。需要两侧面的悬置点靠近发动机重心。侧面发动机重心的悬置点单点后悬置32EngineMounting发动机悬置AlternativeMountingDesign可选用的悬置设计对于目前拥有的减振理论，底盘的质量及底盘支撑的刚度均应比减振器的刚度大10倍。对于非常软的底盘，例如客车的底盘及车身，在发动机及底盘间用一个过渡的支架使用双减振器来获得减振比用一个减振器一步来获得减振要容易得多。发动机及底盘间相连的附件必须在翻转轴线上均为柔性连接，以避免其它零件将悬置减振系统短路，这包括排气管、冷却液、燃油及空压机的连接管，也包括离合器油门及其它的电控线束连线。33EngineMounting发动机悬置Datasheetrequirement参数表中的要求34EngineMounting发动机悬置BendingConsiderationatRFOB缸体后端面的弯矩缸体后端面的弯矩应保持在下列参数表的限值内。这个数值不由悬置供应商来计算。参数表的数值反映了当重力加速度为5G时缸体承受弯矩的能力。如果需要缸体承载能力加大，静态计算的缸体弯矩数值要成比例地更低。由于悬置的减振功能，最大下落试验加速度的降低可以近似地认为是发动机受力的减少，这个值为MilSpec810并可在绝大多数减振器手册中找到。偏置后支承可用来降低后端面的弯矩到规定的限值内，避免偏置量大于安装面螺栓孔的间距。35EngineMounting发动机悬置DesignGuidelines设计指南计算发动机缸体后端面静弯矩。We发动机湿重Wt变速箱湿重X缸体后端面R1前悬置点力R2后悬置点力325212412LRWtLMxRWtWeRLWtLWeLR36B和C发动机各悬置点允许的最大静弯矩和悬臂长度如下表：EngineMounting发动机悬置Requirements安装要求B系列发动机C系列发动机悬置位置静弯矩N.m悬臂长度mm静弯矩N.m悬臂长度mm缸体前端面435102495102缸体前侧面140127