Reciprocating internal combustion engines — Performance — Part 5: Torsional vibrations

Moteurs alternatifs à combustion interne — Performances — Partie 5: Vibrations de torsion

La présente partie de l'ISO 3046 fixe les dispositions générales et les définitions relatives aux vibrations de torsion des ensembles de lignes d'arbres des groupes entraînés par des moteurs alternatifs à combustion interne. Le cas échéant, des exigences spéciales peuvent être précisées pour des applications particulières de moteurs. La présente partie de l'ISO 3046 est applicable aux groupes entraînés par des moteurs alternatifs à combustion interne à usages terrestre, ferroviaire et marin, à l'exclusion des groupes utilisés pour la propulsion des engins de travaux routiers, des engins de terrassement, des tracteurs agricoles et industriels, des automobiles, des camions et des aéronefs.

General Information

Status
Published
Publication Date
12-Dec-2001
Current Stage
9093 - International Standard confirmed
Start Date
31-Jul-2006
Completion Date
22-Mar-2020
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ISO 3046-5:2001 - Reciprocating internal combustion engines -- Performance
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Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 3046-5
Second edition
2001-12-01
Reciprocating internal combustion
engines — Performance —
Part 5:
Torsional vibrations
Moteurs alternatifs à combustion interne — Performances —
Partie 5: Vibrations de torsion
Reference number
ISO 3046-5:2001(E)
ISO 2001
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ISO 3046-5:2001(E)
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Printed in Switzerland
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ISO 3046-5:2001(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO

member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical

committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has

the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in

liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical

Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.

International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 3.

The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards adopted

by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an International

Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this part of ISO 3046 may be the subject of patent

rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.

ISO 3046-5 was prepared by Technical Committee ISO/TC 70, Internal combustion engines.

This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 3046-5:1978), which has been technically revised.

ISO 3046 consists of the following parts, under the general title Reciprocating internal combustion engines —

Performance:

 Part 1: Declarations of power, fuel and lubricating oil consumptions and test methods — Additional

requirements
 Part 2: Test methods
 Part 3: Test measurements
 Part 4: Speed governing
 Part 5: Torsional vibrations
 Part 6: Overspeed protection
 Part 7: Codes for engine power
© ISO 2001 – All rights reserved iii
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 3046-5:2001(E)
Reciprocating internal combustion engines — Performance —
Part 5:
Torsional vibrations
1 Scope

This part of ISO 3046 establishes general requirements and definitions for torsional vibrations in shaft systems of

sets driven by reciprocating internal combustion (RIC) engines.

Where necessary, individual requirements can be given for particular engine applications.

This part of ISO 3046 covers sets driven by reciprocating internal combustion engines for land, rail-traction and

marine use, excluding sets used to propel road construction and earthmoving machines, agricultural tractors,

industrial types of tractors, automobiles and trucks, and aircraft.
2 Normative references

The following normative documents contain provisions, which, through reference in this text, constitute provisions

of this part of ISO 3046. For dated references, subsequent amendments to, or revisions of, any of these

publications do not apply. However, parties to agreements based on this part of ISO 3046 are encouraged to

investigate the possibility of applying the most recent editions of the normative documents indicated below. For

undated references, the latest edition of the normative document referred to applies. Members of ISO and IEC

maintain registers of currently valid International Standards.
ISO 2041:1990, Vibration and shock — Vocabulary

ISO 2710-1, Reciprocating internal combustion engines — Vocabulary — Part 1: Terms for engine design and

operation

ISO 2710-2, Reciprocating internal combustion engines — Vocabulary — Part 2: Terms for engine maintenance

3 Terms and definitions

For the purposes of this part of ISO 3046 the terms and definitions in ISO 2710-1 and ISO 2710-2 as well as the

following apply.
3.1
set

assembly of mechanisms including one or more RIC engines and the driven machinery

3.2
shaft system

assembly of all the components of a set connected so that they can rotate (see Figure 1)

NOTE When the torsional vibrations are calculated, it is the complete shaft system that is considered.

© ISO 2001 – All rights reserved 1
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ISO 3046-5:2001(E)
3.3
torsional vibrations
oscillatory angular deformation (twist) of a rotating shaft system
3.4
torsional vibration amplitude

maximum angular displacement measured in a section perpendicular to the axis of the shaft system between the

angular position considered and a given arbitrary reference position
3.5
natural frequency

parameter that can be calculated for each solution of the equation of motion for the undamped system

See 2.80 of ISO 2041:1990.

NOTE It is usually not necessary to calculate the natural frequency for a damped system.

3.6
natural vector

relative amplitude for the whole section where the system is vibrating at its associated natural frequency and an

arbitrary section of the system is chosen as a reference and given an amplitude of unity

3.7
elastic line
envelope of the natural vector amplitudes in each section (see Figure 2)
3.8
vibratory node
point of elastic line where relative natural vector amplitude is equal to zero
3.9
natural mode of torsional vibration

natural frequency and its elastic line that characterizes each mode of torsional vibration

NOTE Examples are first mode of vibration or one node mode of vibration or second mode of vibration or two node modes

of vibration.
3.10
excitation torque

torsional periodic torque generated by the RIC engine or driven components that excites torsional vibration of the

shaft system
3.11
harmonic

each term of a series of sinusoidal terms (Fourier series) into which the excitation torque may be subdivided

See 2.26 of ISO 2041:1990.

NOTE Each of these harmonics is theoretically capable of producing resonance at the appropriate rotational velocity of the

shaft system. The Fourier series terms are written in increasing order. The first harmonic is related to the first term of the series

(even if it had zero magnitude) and so on (see Figure 3). The constant term is the mean torque.

3.12
vibration order
number of oscillations per revolution associated with each harmonic

NOTE For RIC engines operating on the two-stroke cycle, the vibration order corresponds to the range of the harmonic.

For four-stroke engines, the range of the harmonic may be divided by two to obtain the corresponding vibration order; e.g. II/4

for the resonance speed at which the second mode of vibration is excited by the fourth order harmonic.

2 © ISO 2001 – All rights reserved
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ISO 3046-5:2001(E)
3.13
resonance speed

speed at which the whole shaft system resonates (as the natural frequency of a vibration mode equals the

frequency of one of the harmonics of the excitation torques)
See 2.73 of ISO 2041:1990.
3.14
synthesized torsional stress

torsional stress generated in a given section of the shaft system by the total of all the harmonics of the excitation

torques, taking account of the magnitude and phase of the stress generated by each harmonic (see Figure 4)

NOTE Mean torque is not used
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 3046-5
Deuxième édition
2001-12-01
Moteurs alternatifs à combustion interne —
Performances —
Partie 5:
Vibrations de torsion
Reciprocating internal combustion engines — Performance —
Part 5: Torsional vibrations
Numéro de référence
ISO 3046-5:2001(F)
ISO 2001
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ISO 3046-5:2001(F)
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Secrétariat central à l'adresse donnée ci-dessous.
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Imprimé en Suisse
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ISO 3046-5:2001(F)
Avant-propos

L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de

normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée aux

comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité

technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en

liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec la Commission

électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.

Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI, Partie 3.

La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes

internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication

comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres votants.

L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments de la présente partie de l'ISO 3046 peuvent faire l'objet

de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas

avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.

L'ISO 3046 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 70, Moteurs à combustion interne.

Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 3046-5:1978), qui a fait l'objet d'une révision

technique.

L'ISO 3046 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Moteurs alternatifs à combustion

interne — Performances:

— Partie 1: Déclaration de la puissance et de la consommation de carburant et d'huile de lubrification, méthodes

d'essai — Exigences supplémentaires
— Partie 2: Méthodes d'essai
— Partie 3: Mesures pour les essais
— Partie 4: Régulation de la vitesse
— Partie 5: Vibrations de torsion
— Partie 6: Protection contre la survitesse
— Partie 7: Codes de puissance des moteurs
© ISO 2001 – Tous droits réservés iii
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NORME INTERNATIONALE ISO 3046-5:2001(F)
Moteurs alternatifs à combustion interne — Performances —
Partie 5:
Vibrations de torsion
1 Domaine d'application

La présente partie de l'ISO 3046 fixe les dispositions générales et les définitions relatives aux vibrations de torsion

des ensembles de lignes d'arbres des groupes entraînés par des moteurs alternatifs à combustion interne.

Le cas échéant, des exigences spéciales peuvent être précisées pour des applications particulières de moteurs.

La présente partie de l'ISO 3046 est applicable aux groupes entraînés par des moteurs alternatifs à combustion

interne à usages terrestre, ferroviaire et marin, à l'exclusion des groupes utilisés pour la propulsion des engins de

travaux routiers, des engins de terrassement, des tracteurs agricoles et industriels, des automobiles, des camions

et des aéronefs.
2 Références normatives

Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui y est faite,

constituent des dispositions valables pour la présente partie de l'ISO 3046. Pour les références datées, les

amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications ne s'appliquent pas. Toutefois, les parties prenantes

aux accords fondés sur la présente partie de l'ISO 3046 sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les

éditions les plus récentes des documents normatifs indiqués ci-après. Pour les références non datées, la dernière

édition du document normatif en référence s'applique. Les membres de l'ISO et de la CEI possèdent le registre des

Normes internationales en vigueur.
ISO 2041, Vibrations et chocs — Vocabulaire

ISO 2710-1, Moteurs alternatifs à combustion interne — Vocabulaire — Partie 1: Termes relatifs à la conception et

au fonctionnement du moteur

ISO 2710-2, Moteurs alternatifs à combustion interne — Vocabulaire — Partie 2: Termes relatifs à la maintenance

du moteur
3 Termes et définitions

Pour les besoins de la présente partie de l'ISO 3046, les termes et définitions de l'ISO 2710-1 et de l'ISO 2710-2

suivants s'appliquent, ainsi que ce qui suit.
3.1
groupe

ensemble de mécanismes comprenant un ou plusieurs moteurs et les machines entraînées

© ISO 2001 – Tous droits réservés 1
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ISO 3046-5:2001(F)
3.2
ensemble de lignes d'arbres
totalité des éléments d'un groupe liés en rotation (voir Figure 1)

NOTE C'est l'ensemble de lignes d'arbres complet qui est pris en compte pour le calcul des vibrations de torsion.

3.3
vibration de torsion

déformation angulaire oscillatoire d'un ensemble de lignes d'arbres en rotation (torsion)

3.4
amplitude de vibration de torsion

déplacement angulaire maximal, mesuré dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'ensemble de lignes d'arbres

entre la position angulaire donnée et une référence de position arbitrairement choisie

3.5
fréquence propre non amortie

paramètre qu'il est possible de calculer pour chaque solution de l'équation de mouvement du système non amorti

Voir 2.80 de l'ISO 2041:1990.

NOTE Il n'est en général pas nécessaire de calculer la fréquence propre d'un système amorti.

3.6
vecteur propre

amplitude relative dans une section lorsque le système vibre à sa fréquence propre, une section arbitraire du

système ayant été choisie comme référence et affectée de l’amplitude unité
3.7
ligne élastique

l'enveloppe des amplitudes des vecteurs propres dans chaque section (voir Figure 2)

3.8
nœud de vibration
point de la ligne élastique où l'amplitude du vecteur propre est nulle
3.9
mode propre de vibration de torsion

chaque mode de vibration de torsion est caractérisé par sa fréquence propre correspondante et sa ligne élastique

NOTE Des exemples sont le premier mode de vibration ou mode à un nœud, le second mode de vibration ou mode à deux

nœuds.
3.10
couple excitateur

couple de torsion périodique généré par le moteur ou la machine entraînée qui excite les vibrations de torsion de

l'ensemble de lignes d'arbres
3.11
harmonique

le couple excitateur peut être décomposé en somme de termes sinusoïdaux (série de Fourier). Chaque terme de la

série est appelé harmonique.
Voir 2.26 de l'ISO 2041:1990.

NOTE Chacune de ces harmoniques est théoriquement capable de produire des résonances à la vitesse de rotation

appropriée de l'ensemble de lignes d'arbres. Les termes de la série de Fourier sont classés par ordre croissant. La première

harmonique correspond au premier terme de la série (même s'il est nul) et ainsi de suite (voir Figure 3). Le terme constant

représente le couple moyen.
2 © ISO 2001 – Tous droits réservés
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ISO 3046-5:2001(F)
3.12
ordre de vibration

l'ordre de vibration représente le nombre d'oscillations par tour associé à chaque harmonique

NOTE Pour les moteurs alternatifs à combustion interne fonctionnant sur un cycle à deux temps, l'ordre de vibration

correspond au rang de l'harmonique. Pour les moteurs alternatifs à combustion interne fonctionnant sur un cycle à quatre

temps, le rang de l'harmonique doit être divisé par deux pour obtenir l'ordre de vibration correspondant; par exemple: II/4 pour la

vitesse de résonance à laquelle le second mode de vibration est excité par la quatrième harmonique.

3.13
vitesse de résonance

vitesse à laquelle l'ensemble de lignes d'arbres est en résonance (en raison de l'égalité de la fréquence d'une des

harmoniques du couple excitateur et de la fréquence propre d'un mode de vibration)

Voir 2.73 de l'ISO 2041:1990.
3.14
contrainte torsionnelle totale
contrainte mécanique générée dans une sectio
...

Questions, Comments and Discussion

Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.