康明斯发动机的发电机支架是实现固定支撑发动机发电机的关键零部件，其结构强度及功能对发动机的电器系统以及发动机功率输出有着重要影响。目前所用发支架存在功能结构较为单一，以及存在焊接工艺成形支架，整体支架强度、功能、质量难以得到保证，不仅影响发动机整体各系统布置，甚至会降低发动机的动力输出功率转化效率，进而提高发动机整体油耗。
康明斯柴油发电机在台架试验时发现振动烈度偏大。柴油机振动烈度为16.97mm/s,按照国标GB/T12779-91往复式机器整机振动测量与评级方法,为C级水平;从测量结果还可以看出,柴油机各测点的横向振动速度相比其他方向均比较大,分析认为是安装支座横向刚度不够造成的。为此利用AN2-SYS有限元分析软件对支座的振动模态进行了分析,发现安装支座固有频率较低,而且安装支座前三阶模态的振型均对应横向振动,说明支座的横向刚度低。为了检验有限元的计算结果,对安装支座的速度导纳进行了测量,证实了有限元计算结果具有较高可信度。为了减少费用、提高效率,在该有限元模型的基础上,进行了灵敏度分析和优化改进。
柴油机振动测试结果 mm/s
测点 1 2 3 4 5 6 烈度
轴向vx 5.31 10.49 7.14 8.01 8.24 6.15
横向vy 11.35 14.26 12.85 14.05 14.20 10.93 16.97
垂向vz 5.82 12.31 6.18 6.68 10.64 6.14
安装支座有限元模型的建立支座的材料为Q235A,弹性模量为200GPa、密度为7800kg/m3、泊松比为0.3。对支座的模型建立进行适当简化,圆角及导角不予考虑。在此基础上建立有限元模型,采用8节点六面体的solid45单元对实体模型采用自由网格划分,控制SmartSizing水平为10级,划分完毕后的节点数为19493、单元数为59086。
模态分析结果 对支座的模态分析采用 Subspace法。选取支座 底部固定螺栓安装处的节点进行全约束。前四阶振型图中可以看出，柴油机安装支座前三阶模态均对应于横向振动 ，说明柴油机安装基础的横向刚度偏弱，尤其是支座的中间连接板较软 ,刚度不够。而且其固有频率较低，第一阶和第二阶固有频率均靠近200Hz。同时柴油机对安装支座的激励力主要集中在低频，对本文所分析柴油机安装支座振动信号进行频谱分析的结果表明，激励力主要是低于200Hz的低频激励。这说明安装支座的固有频率接近于柴油机工作频率的倍频，可能引发共振。为了检验有限元的计算精度，对安装支座的速度导纳进行了测量。3安装支座速度导纳测量结果及分析测量原理是采用重锤对选取的支座特征点施加脉冲激励，用传感器记录相应的动态响应，然后通过CRAS系统得到该点的速度导纳。速度导纳图上的前两个峰值分别为160Hz和200Hz，而有限元分析得到的前两阶模态频率为163Hz和199Hz,误差小于7% ，说明有限元分析结果具有较高的可信度。
根据振动理论，当激励频率处于安装支座的“刚度区”,即激励频率远小于安装支座的固有频率时，支座的振动幅值接近于同样幅值的静力作用于支座时造成的静态位移值(静力与刚度的比值 )。而激励频率处于安装支座的“阻尼区 ”,即接近于共振点时，则振动幅值较大。有限元分析结果表明，安装支座前几阶固有频率较低，使一些激励接近于共振频率，造成振动幅值大。另外固有频率低说明刚度值小，而刚度值小使得静态位移值大，在“刚度区”和“阻尼区”同样会使振动幅值增大。因此，增加安装支座的横向刚度会使安装支座的横向振动速度降低，从而降低柴油机横向刚体运动，进而降低柴油机台架试验时的振动烈度。4 支座灵敏度分析灵敏度是一个广泛的概念，对结构振动系统而言，动态特性灵敏度是结构系统的总体动态特性。固有频率对设计参数的灵敏度可由结构的自由振动方程对设计参数求偏导得到。其基于前述有限元模型，考虑到支座前三阶模态均对应于横向振动，支座的中间连接板较软，故将连接板的厚度、连接板的宽度及连接板相对支座底面的高度作为设计参数，对其进行灵敏度分析。支座前四阶固有频率对设计参数的灵敏度曲线。计算结果表明，连接板厚度从15mm增加到25mm时，支座前四阶固有频率增加较快，厚度超过25mm后，支座前四阶固有频率增加相对缓慢；连接板的宽度和连接板相对支座底面的高度的变化对提高支 座动态特性相对较弱。根据上述的灵敏度曲线的分析结果，适当增加连接板厚度，可使支座的固有频率有较大幅度的提高，刚度增大，可有效降低振动烈度。将连接板厚度从15mm增加到25mm后，计算支座的固有频率，并与增加前的频率值对比，加前后的支座固有频率对比Hz阶数 1 2 3 4 增加前 163 199 252 261 增加后 202 212 263 2715 。
本技术的目的在于提供一种柴油发电机的多功能发电机支架，其结构简单合理，功能多样化。为实现上述目的，本技术提供了一种柴油机的多功能发电机支架，包括：发电机支架本体。发电机支架本体包括：至少一个第一安装搭子、至少两个第二安装搭子、第一凸台、第二凸台以及两个第三安装搭子。至少一个第一安装搭子开设于发电机支架本体的一侧上，且至少一个第一安装搭子用以与柴油机的气缸盖固定连接；至少两个第二安装搭子开设于发电机支架本体的另一侧上，且至少两个第二安装搭子用以供发电机安装固定；第一凸台设置于至少一个第一安装搭子的一侧；第二凸台设置于至少一个第一安装搭子的另一侧；以及两个第三安装搭子开设于第二凸台的斜上方，且两个第三安装搭子用以供EGR废气接管安装固定；其中，第一凸台与第二凸台用以供皮带惰轮安装固定。在一优选的实施方式...
速度导纳的测量结果表明 ，本文采用有限元方法分析柴油发电机安装支座振动模态具有较高的可信度。安装支座的横向刚度低，导致支座横向振动速度大。而机器刚性安装在基础上，机器跟随支座的刚体运动速度大，是柴油发电机台架试验时振动烈度大的重要原因。灵敏度分析和有限元分析表明，增加连接板厚度能显著改善支座的横向刚度，减少支座振动对柴油发电机机振动烈度的影响。在灵敏度分析的基础上可对支座进行结构改进和优化，从而改善支座的动态特性。
康明斯产品性能特点：
结构紧凑的柴油发电机组
皮带传动系统：带有自动张紧机构，使皮带免于保护
连杆：锻造连杆具有最大的结构强度
曲轴：经感应淬火锻造而成的钢制曲轴具有最大的强度和多次重磨能力
缸体：新型高强度设计使缸体的刚度提高32％，具有极高的耐久性
缸套：荣获专利的中止口设计使缸套具有最大的刚度，提高了活塞环的寿命
燃油系统：采用Bosch优质直列柱塞或转子高压油泵和喷油器，具有更高的燃油经济性
涡轮增压器：全部采用Holset增压器，HX40型带整体式废气旁通阀，进一步改善低速反应及动力性
活塞：铝合金活塞镶有两道耐蚀高镍铸铁环槽，提高了活塞和活塞环使用寿命，阳极化处理的活塞顶也有助于提高其耐久性
机油滤清器：组合式全流和旁通弗列加品牌，滤清效果近乎完美，提高了总机耐久性
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