山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿 山东莱州 261441
摘要：针对某自卸车在重载上坡工况下出现发动机异常振动问题，进行了矿区试验研究。测量了发动机、发动机托架、变速器和主车架的振动加速度，进行了时域分析和频域分析，找出了导致发动机异常振动的原因。当宽体自卸车1挡重载上坡，发动机转速2000~2200r/min之间，由传动轴的扭转激励引起发机及传动系统异常振动。根据原因分析，对双根传动轴夹角进行了调整，改进后发动机振动问题得到明显改善。
关键词：自卸车；发动机；异常
引言：车辆行驶中过大的振动不仅能恶化车辆的运行环境，对驾驶员和乘客的情绪、精神和生理上造成极大危害，还会影响车辆零部件的可靠性和车辆的使用寿命，使汽车行驶的平顺性变差。因此。车辆振动性能已成为评价车辆质量的重要性能指标之一，车辆振动性能的研究也越来越受到重视自卸汽车是由液压举升机构将车厢倾斜一定角度卸货的专用汽车，广泛用于公路施工、工程建筑、水利电力建设等运输作业中。自卸汽车底盘是保证自卸汽车正常运行必不可少的重要组成部分，底盘性能的好坏直接决定专用汽车的使用性能”。某汽车制造厂生产的自卸汽车底盘在使用过程中产生异常振动，严重影响了驾乘人员的乘坐舒适性及整车行驶的平顺性、可靠性和安全性。对此，本文通过道路行驶工况试验，找出该自卸汽车底盘产生异常振动原因，为消除或减少该车异常振动现象及改善汽车的整体性能提出建议。
1问题的提出
A公司某型直列六缸柴油发动机时，此台车下线试车时发现强烈振动，整车原始状态下，当使用高速档位（发动机转速约为2000r/min）时，驾驶座有明显周期性异常震动感觉。拆下发动机前端的风扇皮带时，振动消失。根据GB7184-87《中小功率柴油机振动测量方法》中规定，选取该发动机上5个测试点，测量的发动机振动速度为V=70mm/s。根据GB/T10397-2003《中小功率柴油机振动评级》规定，该发动机的振动烈度V，介于45~71mm/s之间，评定为C级，一般认为不能满足长期持续运行的要求。通常在没有机会采取补救措施前，机械只能作有限时间运行”。
2问题分析
当内燃机在稳定工况运转时，如果传给支承的作用力的大小和方向不随时间而变化，就称此内燃机是平衡的。实际上这种情况在内燃机（往复活塞式）中是不存在的。发动机振动可能的来源包括：发动机内部曲柄连杆机构平衡性不符合要求、皮带过松或过紧造成的振动和风扇平衡性不符合要求等。
2.1曲柄连杆机构平衡性验证
内燃机的旋转质量系统，不但要求静平衡，而且要求动平衡。所谓静平衡就是质量系统旋转时离心力的合力等于零，即系统的质心位于旋转轴线上。因为质心是否偏离轴线可以静态检验，所以这种平衡叫做静平衡。但当旋转质量不在同一平面时，静平衡不足以保证运转平稳。只有当旋转时不但旋转惯性力合力为零，而且合力矩也为零，才完全平衡，这样的平衡叫做动平衡“。
2.2皮带松紧对振动的影响
为验证皮带松紧对发动机振动的影响，选取发动机右侧（以驾驶员视觉方向为基准）飞轮壳支撑脚及推土机大梁处为振动测量点，振动测量方向为垂直方向。通过调节皮带张紧力对测量结果进行比较，结果见表5。通过表5可发现：通过调节皮带的张紧力，发动机飞轮壳振动降低13.6%，推土机大梁振动降低6.6%。由此可看出，皮带的张紧力大小会对发动机的振动产生影响，现阶段A公司对皮带安装过程没有有效的检测及控制措施。
2.3汽车动力传动系振动分析
汽车是一个复杂的振动系统，它是由多个具有固有振动特性的子系统组成，作为子系统之一的动力传动系，即包括动力总成、传动轴、驱动桥总成组成的一个多自由度的扭转振动系统是车辆振动和噪声的重要激励源。当来自发动机、传动轴、车轮不平衡、路面等周期性激励的频率与动力传动系扭转系统的固有频率一致时，便会发生扭转共振，此时在动力传动系中的某些区段往往产生很大的共振载荷，甚至在齿轮副、花键副间出现敲击，从而影响车辆动力传动系零部件的工作可靠性和产生令人不适的噪声，同时还可能引起车身垂向和纵向振动，影响乘坐的舒适性。因此，有必要对动力传动系统各总成工作时产生的振动激励对汽车振动的贡献情况进行分析。车辆动力传动系弯曲振动在很大的频率段内对车辆振动和噪声有着重要影响，动力传动系低频段内的刚体振动直接影响车辆的乘坐舒适性，而较高频段内的弹性振动将会引起车辆的结构共振和声学共振。近年来，随着对提高乘坐舒适性、减小汽车振动要求的提高，对动力传动系弯曲振动特性的进一步研究，已显得十分迫切，国内外对动力传动系弯曲振动的研究起步较早，在理论研究方面取得一定进展，试验研究也较为成热。动力传动系的振源主要来自于：一是发动机工作时由曲柄连杆机构引发的振动及由于着火脉冲引起的振动，二是动力传动系统轴系的振动，三是车轮不平衡产生的周期性激励。
2.3.1发动机激振特性分析
汽车是一个多自由度的振动体，在行驶时受到各种激振源的作用而发生振动，发动机就是产生振动的主要振源之一。发动机在运转过程中，气缸内的燃气压力和运动件产生的不平衡惯性力周期性变化，将使曲轴系统产生扭转振动，同时引起发动机在车架上的整体振动。要了解发动机对车辆整车振动特性的影响，首先必须了解发动机的激振特性。一般来说，发动机的激振力主要来自发动机的往复惯性力、离心惯性力和着火脉冲。
2.3.2传动轴振动分析
传动轴是自卸汽车的一个高速旋转总成构件，由于设计、制造、装配以及使用过程中产生弯曲变形等耗损，使其回转轴线与质量中心不重合，传动轴在传递扭矩矩的过程中不可避免避免地存在一定的动不平衡，使其在工作过程中产生周期变化的扭转振动。当激励频率与动力传动系固有频率相同或相近时，整个系统将发生共振现象，这是非常危险的。这种振动的形态大致可分为扭转振动、弯曲振动和纵向振动。汽车动力传动系统的弯曲振动和扭转振动是引起汽车振动的主要原因之一。在此只主要论及弯曲振动和扭转振动。引起弯曲振动的原因有传动轴自身的不平衡、因跳动量等任何形式的旋转不平衡和不同轴度等等。引起扭转振动的原因有燃气爆发力及往复质量作用在曲轴上等。
3结论
通过以上的分析可以看出：曲柄连杆机构平衡性、皮带的松紧及风扇的的平衡性均会对发动机的平衡产生影响，三者中任一因素控制不好均可能造成发动机的异常振动。目前，A公司对曲柄连杆机构平衡性控制较好，但对皮带的安装预紧力尚无有效的检测及控制措施。同时，风扇的工艺流程也不能保证其平衡性符合要求。因此，部分发动机会产生异常振动，造成推土机下线试车时振动较大。建议A公司：能有效地控制皮带的安装过程，找到最合适的安装预紧力；改善风扇的工艺流程，保证其平衡性符合要求。
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