柴油机油底壳噪声优化控制.pdf

第43卷第5期
小型内燃机与车辆技术
ol.4.3No.5
2014年10月
SMALL INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND VEHICLE TECHNIQUE
OcL.2014
柴油机油底壳噪声优化控制
邓红喜1陈浩黄文星2薛福英3吴习文3秦盼3
(1-江苏四达动力机械集团有限公司江苏无锡2140002-江铃汽车股份有限公司
3-江苏大学)
摘要:以一台四増压柴油机的油底売为研究对象,通过建立该油底売的有限元模型,并利用
ANSYS软件对其进行有限元模态分析。然后采用材料优化和结构优化改进措施,对油底壳噪声进行
优化控制,最后通过噪声对比试验验证其降噪效果。结果表明,优化改进后,油底壳的固有频率和模
态振型都得到了政善,其近声场声压级降低了1.87dB(A),发动机整机噪声声功卒级降低了0.62dB
(A),达到了一定的降噪效果,同时对売类薄壁零件的降噪工作具有一定的指导意义
关键词:柴油机油底壳噪声控制有限元分析
中图分类号:'Tk421.6
文献标识码:A
文章编号:2095-8234(2014)05-0060-07
Noise Optimization and Control of a Diesel
Engine Oil Pan
Deng Hongxi Chen Hao Huang Wenxing, Xue Fuying, Wu Xiwen, Qin Panpan
I- Jiangsu Sida Power Mechanical Group Co., T id (Wuxi, Jiangsu, 214000, China)
2-jiangling Motors Co, Ltd. 3-jiangsu Lniversity
Abstract The oil pan of a 4-cylinder turbocharged diesel engine is taken as the research obiect, a finite
element model of the oil pan is established for calculating modal analysis with the A NSYS. The material
optimization and structure optimization measures are used to control the noise of oil pan. The effect of noise
reduction of oil pan is verified by tesl. The results show that the natural Irequency and modal vibration mode
of oil pan are improved after optimization, its sound pressure level near sound field is reduced by 1.87db(A
and the sound power level of the engine is reduced by 0.62 dr(A ) It is effective in noise reduction. Tt is a
relerence on noise reduclion for the same type thin-shell parts
Keywords Diese engine, Oil pan, Noise control, FE, M
收进方法已显得力不从心,先进的现代设计与分析
于段不断涌现,其中模态分析技术发挥了重要作用?。
在发动机的所有零部件中,作为薄壁件的油底对于特定机型的油底売来说,它结构复杂,是一个
売具有声辐射面积大的特点,是发动机噪声的主要多自由度系统,具有多阶固有频率和模态振型。利
辐射源之一,其辐射噪声可占发动机表面总辐射用有限元模态分析计算,得到该油底売固有频率和
噪声的20%左右?。同时其结构动态特性与振动振型,指导对油底壳进行优化改进,如改变油底デ
响应特性对发动机整机性能的影响也比较显著,因的形貌结构、材料属性等,从而改变油底壳的固有
此降低油底壳辐射噪声是控制发动机噪声的一个重频率、质量、刚度分布和阻尼特性,改进其模态,并
要环节。
且避开一定工况下的外界激振频率带,从而降低其辐
振动噪声问题的解决越来越紧迫,传统的设计射噪声
作者简介:邓红喜(1973-),男,工程师,主要从事内燃机性能优化、排放研究工作
第5期
邪红喜等:柴油机油底壳噪声优化控制
61
本文以一台四缸増压柴油机的油底売为研究对
表1油底売的材料特性参数
象,首先利用有限元软件为工具,建立其有限元模「零件」材料厚度和密度パk?m"?弹性模量MP泊松此
型,并利用 ANSYS软件对其进行有限元模态分析,
油底売薄钢板1.5
7.8×10
2.1×10)
0.30
分析油底壳的动态特性,进而采取针对性的优化改
进措施,从而达到降低油底売辐射噪声的目的,同时的模态与油底売处于自由状态时的模态有所不同。
为売类溥壁零件的降噪改进提供指导。
因此计算了最接近实际工作时的处于结合面固定状
油底壳有限元建模及模态分析
态的油底売模态,这时将处于26颗油底壳螺栓位置
的关键点的所有自由度全部约束,作为边界条件处
1.1几何模型的简化与有限元模型的建立
理,得到的油底壳有限元模型如图2所示。
采用三维建模软件PROE,按柴油机油底売实
际结构建立物理模,在建立有限元模型前对油底
売实体模型进行一定简化,主要为:
1)油底売上面的游标尺管尺寸很小,忽略了这
一细微的部件;
2)将放油螺栓省略,因为放油螺栓对油底壳模
态的影响极小
这样建模和计算更为简单,结合而处的26颗螺
栓孔全部按照实际大小和安装位置Ⅲ出,图1为简
图2油底壳的有限元模型
化后的油底壳的几何模型。
2有限元模态计算及结果分析
将前面所建立油底売的有限元网格模型导入
ANSYS软件中,并进行自由模态计算,从而获得油底
売的各阶固有频率与相应的模态振型。由于所关心
的是低阶模态,所以选用 Block anczos(分块兰斯
法)提取油底壳的前六阶振动模态,求解得该油底壳
的各阶模态振型如图3所示。
表2为油底壳有限元模态分析求得的固有频
率及模态特征。从表中可以看出,油底売在约束状
图1油底壳简化后的几何模型
态下,模态比较密集,其前六阶频率值在300Hz
因为油底壳为薄売结构,在进行有限元分析的700Hz之间,即在低中频范围内,而其激发的噪声
过程中,采用了SIEL单元,其结构厚度用实常数频率的范围正好处在人耳听觉比较敏感的频率范
来表示。利用PROF与 Hypermesh软件之间的接围内
口,将PROE中建立好的油底売几何模型导入到
表2原油底売各阶固有频率炇模态特征
Ilyper Mesh中,在 Ilypermesh中抽取油底壳中面,并
阶次「频率/H
模态特征
进行几何清理。定义单元类型为 Shell F单元,且为3
39.9
底板鼓胀
波数为1
节点与4节点单元共同组成的混合体单元,通过设
361.8
底板