台架实验室及试验台-汽车发动机台架实验室及试验台的工艺设计(完整版)_图文-河北精工机床

logo
热门点击: 装配平台|焊接平台|划线平台|铸铁平台|机床铸件|铸铁地轨|

汽车发动机台架实验室及试验台的工艺设计(完整版)_图文

来源:河北精工机床 发布时间:2016-11-7 13:19:38
台架实验室及试验台:汽车发动机本身是一种非常复杂的精密动力机械 ,结构复杂 ,也形成了对内燃机各工作辅助系统提出较高的要求 ,这些都是发动机实验所要解决的基本问题.除了要有各种测量仪器设备外 ,还要有一个能保证实验条件尽可能接近实际使用条件和保证发动机各项参数测量精度高的实验室 ,同时必须把实验室的一些辅助系统设计合理.
发动机台架试验可调支架,作为发动机台架试验的一个不可缺少的组成部分,其作用是支承被检测的发动机。一套可适用于不同型号发动机的可调支架,对发动机的一系列台架试验将起到重要的保障作用。
本文先通过对台架基础(铸铁底板),测功机,通风换气系统,冷却水系统,进、排气系统,燃料系统,隔振,降噪以及其他等等深入了解,而后进行基本设计。然后特别地了解有限元技术,设计出支架,并进行强度校核。接着对实验室的系统软件介绍,特别是控制装置诸如水温,油温控制装置等等。最后对实验进行简单的说明。
关键词:发动机,台架基础(实验室铁地板),支架,设计,校核,实验.
目录
绪论 .................................................................................................................................................................. 8
第一章 发动机的概述................................................................................................................................... 9
1.1发动机的组成 ..................................................................................................................................... 9
1.2发动机的发展趋势 ........................................................................................................................... 10
1.2.1柴油发动机技术的发展趋势 ................................................................................................ 10
1.2.2汽油机发动机技术的发展趋势 ............................................................................................ 10
1.2.3我国车用发动机发展趋势分析 .............................................................................................11
1.3 发动机的工作原理 ...........................................................................................................................11
1.3.1 汽油发动机的工作原理 ....................................................................................................... 12
1.3.2 柴油发动机的工作原理 ....................................................................................................... 14
第二章 发动机台架试验............................................................................................................................... 15
2.1台架试验的组成 ............................................................................................................................... 15
2.2台架试验的简述 ............................................................................................................................... 15
2.3我国发动机测试体系简述 ............................................................................................................... 16
2.5发动机试验的标准 ........................................................................................................................... 19
2.6几个著名的发动机试验与测试设备生产单位 ............................................................................... 20
第三章 发动机台架实验室的基本设计 ....................................................................................................... 20
3.1试验台架基础的要求 ....................................................................................................................... 21
3.2 减振和隔振 ...................................................................................................................................... 22
3.3.1地平铁(试验台底板底座) .................................................................................................................................... 22
3.3.2钢筋混凝土重块 .................................................................................................................... 22
3.3.3台架基础图 ............................................................................................................................ 23
3.4测功机 ............................................................................................................................................... 24
3.4.1电涡流测功机 ........................................................................................................................ 24
3.4.2测动机及发动机支架底座 .................................................................................................... 26
3.4.3 测动机与发动机的对接 ....................................................................................................... 26
3.5通风换气 ........................................................................................................................................... 26
3.6冷却水系统 ....................................................................................................................................... 28
3.7燃料系统 ........................................................................................................................................... 30
3.7.1油箱设计 ................................................................................................................................ 30
3.7.3实验室最大耗油量计算 ........................................................................................................ 31
3.7.4安全防火要求 ........................................................................................................................ 31
3.8发动机进、排气系统 ....................................................................................................................... 31
3.8.1进气系统 ................................................................................................................................ 31
3.8.2排气系统 ................................................................................................................................ 32
3.8.3进排气管路的要求 ................................................................................................................ 33
3.8.4废气处理 ................................................................................................................................ 33
3.9其他设计及要求 ............................................................................................................................... 35
3.9.1隔振器选型/ ........................................................................................................................... 35
3.9.2墙面及顶面的声学处理 ........................................................................................................ 36
3.9.5室内照明电控各类吊挂件及墙体支架的制作、安装 ........................................................ 37
3.9.6风机间吸声处理 .................................................................................................................... 37
3.9.7 噪声试验室外间大门 ........................................................................................................... 37
3.9.8水、供气管路系统 ................................................................................................................ 37
3.9.9地沟内通风 ............................................................................................................................ 37
3.9.10试验室地沟盖板应符合噪声试验室声学要求 .................................................................. 37
第四章 软件简介 ........................................................................................................................................ 38
4.1 AutoCAD软件 ........................
绪论
面对石油资源短缺的严峻形势,排放法规的日益严格和人们物质文化生活水平的不断提高,对发动机动力性、经济性、可靠性、噪音、振动、及排放指标都提出了越来越高的要求,这也是推动现代发动机技术进步的主要动力。作为一门实践性极强的工程学科,发动机在研究和开发过程中的试验工作量是十分惊人的。例如,国际上一种新型发动机从研发到投入批量生产就需要进行大约680万个小时的台架试验。因此,世界各发达国家都非常重视发动机试验条件和装备的建设,美国康明斯公司的柴油机开发中心就有140个发动机试验台架,公司每年产值的6-7%投入到发动机的研究和开发方面,其中很大一部分是用于发动机的性能试验;日本丰田公司在美国的佛罗里达州专门建了发动机高原试验基地,对发动机在不同环境下的各项性能指标进行全面的试验研究。国内,一汽集团长春汽车研究所在1992年投入3000多万元建成了拥有30个台架的发动机实验室,后又购置了1800万元的发动机排放设备;建于1988年的天津大学发动机燃烧学国家重点实验室,拥有16个台架和目前我国发动机行业最大的、精密级的半自由声场的发动机噪声振动实验室,发动机试验仪器设备价值4000多万元。这两个实验室代表了我国发动机实验条件和技术的最高水平,但由于建设年代较早,每个试验台架间的面积较小,实验室的进一步改造和提升受到了一定的限制。
发动机的应用非常广泛。地面上各种运输车辆(汽车、拖拉机、内燃机车等)、发电站、农业机械、林业机械、矿山、石油、建筑及工程机械等方面大量使用内燃机为原动机。水上运输可作为内河及海上船舶的主机和辅机。在航空方面,一些小型民用飞机还在用内燃机为动力。发动机是车辆行驶的动力源泉。由于它的结构复杂,工作条件恶劣,因而故障率最高往往成为重点检测和诊断对象,进行发动机综合性能检测,可以为我们对发动机技术状况进行科学诊断提供依据。
目前世界各国都根据各种发动机的用途和使用条件制定了相应的试验标准,用于考核和平价发动机的主要性能和设计参数的合理性。1980年起我国分别制定了汽车、工程机械、拖拉机、船舶、内燃机车等不同用途发动机的试验方法国家标准。
发动机的性能优良与否直接影响车辆的性能,为了检测发动机的各项性能指标,以及各种特性曲线,通常都是在发动机台架之上按规定的方法进行试验。
发动机性能的检测,一般是检查发动机的动力性、经济性和可靠性。评定动力性、经性的主基本指标是功率和燃油消耗率一般用速度特性、负载特性、调速特性和空转特性、怠速特性、启动特性、加速特性能以及各缸工作的均匀等性能来表示。可靠耐久性的评价指标,主要是长期运转中个零件的可靠性、耐磨性以及动力经济指标的稳定情况等 。
汽车发动机本身是一种非常复杂的精密动力机械 ,结构复杂 ,也形成了对内燃机各工作辅助系统提出较高的要求 ,这些都是发动机实验所要解决的基本问题.除了要有各种测量仪器设备外 ,还要有一个能保证实验条件尽可能接近实际使用条件和保证发动机各项参数测量精度高的实验室 ,同时必须把实验室的一些辅助系统设计合理.
发动机台架试验支架是发动机台架试验的一个不可缺少的组成部分,其作用是支承被检测的发动机。本课题设计的是台架试验系统的可调支架,目的是适用于不同型号发动机的,对不同型号的发动机能够在台架上实现通用性。
本课题的任务是根据发动机实验室的技术要求,本着经济、实用、提高测量精度、布置合理等方面进行对实验室整体设计,并且设计一套用于系列化发动机台架试验所需的可调式支架结构,以满足发动机台架试验过程时的安装支承需求。
要求所设计的支架结构在满足强度的条件下,实现可调、通用,以适应系列化发动机试验的需求。所设计的支架图纸,要求全部用AutoCAD以及Pro/E绘制。
1 发动机的概述
1.1发动机的组成
发动机是将燃料燃烧的化学热能转换成机械能的一种装置,它由许多机构和系统组成,主要结构有:机体组、、曲柄连杆机构、配气机构、电子控制汽油喷射系统、汽车发动机点火系统(柴油机没有)
、排气系统、冷却系统、润滑系统、起动系统、充电系统。
1.1某四冲程汽油机结构总图
1-散热器;2-冷却风扇;3-曲轴
正时齿轮;4-曲轴;5-发电机;
6-机油滤清器;7-油底壳;8-起
动机;9-起动机齿轮;10-蓄电池;
11-飞轮;12-连杆;13-活塞;14-
气缸体;15-水套;16-气缸盖;
17-化油器;18-空气滤清器内芯;19-排气门;20-进气门;21-空气滤清器壳;22-分电器;23-火花塞;24-凸轮轴;25-凸轮轴正时齿轮;26-凸轮轴正时齿带;27-水泵;28-点火开关;29-点火线圈。
1.2发动机的发展趋势
1.2.1柴油发动机技术的发展趋势
从当今世界各主要汽车与发动机公司开发的新一代柴油机的技术变化看来, 尽管各有特点, 但大体上反映了以下发展趋势:
( 1) 直喷式柴油机的比例不断提高, 直喷式柴油机的缸径比不断减小。如戴姆勒2克莱斯勒公司用于SMART车的BENZOM D -660机(D/S=65.5/79mm,),大众的LU PO机(D/S=76.5/86.4mm, 3 缸, 排量 1.19升).
(2) 广泛采用增压、中冷与多气门技术。柴油机气缸内能燃烧的燃料量取决于进入气缸的充气量,为此车用柴油机上广泛采用了涡轮增压与中冷技术( TAC), 以及多气门技术。如德国VW公司的机LU PO与 BENZOM-660 机, 都采用四气门, 以提高充气效率。
(3) 实现高压喷射与电控。为满足越来越严格的排放法规 欧Ⅲ与欧Ⅳ 标准 , 喷油压力不断提高。目前在传统的泵管嘴系统中, 喷油压力已普遍超过100 M Pa , 在新的高压喷射系统中, 喷油压力已超过150 M Pa, 甚至达到200 M Pa。
(4) 排气再循环(EGR)与排气后处理技术(机外净化) 。实现排气再循环可降低NOx , 但不利于燃油经济性, 若能实现EGR冷却与电控, 则有利于改善综合性能。柴油机的排气后处理技术比汽油机困难, 但是国外在微颗粒过滤及其再生技术与NOx催化还原技术方面已取得了长足的进步, 可以满足未来欧 排放法规的要求。
(5) 优化结构设计, 减少摩擦与附件功率损失,提高机械效率。柴油机的有效效率等于指示效率与机械效率的乘积, 因此, 柴油机的燃油消耗率也直接受到机械效率的影响, 国外在致力于完善缸内工作过程的同时, 也十分重视减少摩擦损失和提高机械效率的研究。此外, 以德国M TU公司为代表的部分停缸技术(CDA)也是一种有效手段。
1.2.2汽油机发动机技术的发展趋势
面对柴油机和代用燃料发动机的激烈竞争,汽油机并没有坐以待毙,而是通过采用缸内直喷技术、增压技术、低压缩高膨胀循环、可变气门开关及升程、可变压缩比、可变排量、减速时部分气缸失效、双火花塞顺序点火及集成的起动发电机、电控喷射等先进技术。大大提高发动机的热效率,降低排放。一般来说,大气门升程产生高功率和高扭矩,但损害排放和油耗;反之,小气门升程有助于在部分负荷下优化油耗和排放,却会降低功率输出。为了解决这一矛盾,设计者提出了电子控制的电磁(或电液)气门正时概念。该系统可消除凸轮轴、气门推杆、正时链和以前驱动进排气门所需的各种零部件,改由执行器、强有力的电子控制的电磁铁与发动机的气门直接连接在一起,能使气门在需要的任何时间单独或同时开关。汽油机正通过吸收柴油机的优点,克服其本身的固有缺点,在继承各种革新的基础上,一些更加先进、更加完善的复合汽油机必将展现在人们的面前,汽油机的生命将会比人们原来预计的要长。
1.2.3我国车用发动机发展趋势分析
1)汽油发动机发展趋势
汽油发动机市场空间主要受乘用车市场发展影响。预计到2010年国内轿车市场将达到500万辆,微型客车将保持在90万辆左右。因此汽油发动机市场增长空间巨大。
表1 2008-2010年轿车及微客市场需求预测
单位:万辆
2008 2009 2010
微客 93~95 85~90 90~85
轿车 365~380 415~430 490~510
2)大中型柴油发动机发展趋势
未来大、中型柴油机的需求将进一步向“降低排量、增大压缩比、提高升功率”方向发展。
目前国内大型柴油机升功率可达到25kW/L,未来3-5年将向30kW/L发展;中型发动机升功率也会有一定提高。
中期(5~10年)总质量25吨以上重型车吨功率将向10kW/t左右发展,近5年内重型车吨功率可以达到8.5~9kW/t。未来10年25吨以上重型车对发动机功率需求主要集中在280~440kW之间。
未来5~10年,中型发动机市场需求总量会在一定范围内波动,不会出现过多增减。
3)轻型柴油发动机发展趋势
随着城乡经济发展的需要,轻卡替代农用车成为轻型柴油机市场未来需求增长特征之一,车用轻型柴油机市场需求总量会呈现较快的上升趋势。
国内更高要求排放法规和油耗法规的实施,会促进中、高档轻型柴油机市场份额增长。 轻卡的柴油化程度已经很高,未来轻客、SUV、皮卡等柴油化会成为轻型柴油机市场扩大的重要增长点之一。
轿车柴油化进程在未来五年难得到大的发展。
受柴油紧缺大于汽油、轿车柴油机技术缺乏、柴油品质不高、城市颗粒污染物严重等原因,使柴油机轿车发展受到限制。此外,在目前油价体系下,柴油轿车优势还不足以弥补价格上的劣势,柴油轿车在价格上与汽油轿车相比缺乏竞争力。
国内轿车柴油化要快速发展的前题条件:
国内环保标准与欧洲国家接轨(最快要2010年之后)国内柴油紧缺得到改善、品质提高国内燃油价格继续提高(每升7元以上),且汽柴油价格不倒挂。
于政策鼓励环保、节能,大排量乘用车将受到一定限制;而且随着技术水平的提高,过大的排量对于车辆本身来说也是一种浪费。未来乘用车用柴油发动机将主要集中于2.0L以下;商用轻型车用柴油机的排量区间将主要集中在在2.0~3.5L。
1.3 发动机的工作原理
现代工程机械等大都采用的是内燃机,内燃机是一种热力发动机,它的特点是通过液体或气体燃料在机器内部燃烧产生热能,然后再转变为机械能提供给汽车,成为汽车图2.2-2 压缩冲程
3.作功行程:
如图2.2-3所示作功行程包括燃烧过程和膨胀过程,在这一行程中,进气门和排气门仍然保持关闭。当活塞位于压缩行程接近上止点(即点火提前角)位置时,火花塞产生电火花点燃可燃混合气,可燃混合气燃烧后放出大量的热使气缸内气体温度和压力急剧升高,最高压力可达3~5MPa,最高温度可达2200~2800K,高温高压气体膨胀,推动活塞从上止点向下止点运动,通过连杆使曲轴旋转并输出机械功,除了用于维持发动机本身继续运转外,其余用于对外作功。随着活塞向下运动,气缸内容积增加,气体压力和温度降低,当活塞运动到下止点时,作功行程结束,气体压力降低到0.3~0.5MPa,气体温度降低到1300~1600K。
图2.2-3作功冲程
4.排气行程:
如图2.2-4所示可燃混合气在气缸内燃烧后生成的废气必须从气缸中排出去以便进行下一个进气行程。当作功接近终了时,排气门开启,进气门仍然关闭,靠废气的压力先进行自由排气,活塞到达下止点再向上止点运动时,继续把废气强制排出到大气中去,活塞越过上止点后,排气门关闭,排气行程结束。实际汽油机的排气行程也是排气门提前打开,延迟关闭,以便排出更多的废气。由于燃烧室容积的存在,不可能将废气全部排出气缸。受排气阻力的影响,排气终止时,气体压力仍高于大气压力,约为0.105~0.115MPa,温度约为900~1200K。 曲轴继续旋转,活塞从上止点向下止点运动,又开始了下一个新的循环过程。可见四行程汽油机经过进气、压缩、作功、排气四个行程完成一个工作循环,这期间活塞在上、下止点往复运动了四个行程,相应地曲轴旋转了两圈。
图2.2-4 排气冲程
燃烧做功的时候,活塞是怎样动起来的?当我们转动车钥匙启动汽车的时候,我们就接通了起动机(电动机),它就会让活塞动起来,进行如上所述的工作循环,使发动机开始正常的工作.
1.3.2 柴油发动机的工作原理
四冲程柴油机和四冲程汽油机一样,每个工作循环也是由进气、压缩、作功和排气四个行程组成。由于所使用燃料的性质不同,在可燃混合气的形成和着火方式上与汽油机有很大区别。单缸四冲程柴油机工作循环示意图如下图所示。
(l)进气行程
进气行程不同于汽油机的是进入气缸的不是可燃混合气,而是纯空气。由于进气阻力比汽油机小,上一行程残留的废气温度也比汽油机低,进气行程终了的压力约为0.075MPa-0.095MPa,温度约为 320K-350K。
(2)压缩行程
压缩行程不同于汽油机的是压缩纯空气,由于柴油的压缩比大,压缩终了的温度和压力都比汽油机高,压力可达3MPa-5MPa,温度可达800K-1000K。
(3)作功行程
此行程与汽油机有很大差异,压缩行程末,喷油泵将高压柴油经喷油器呈雾状喷入气缸内的高温高压空气中,被迅速汽化并与空气形成混合气,由于此时气缸内的温度
远高于柴油的自燃温度(约500K左右),柴油混合气便立即自行着火燃烧,且此后一段时间内边喷油边燃烧,气缸内压力和温度急剧升高,推动活塞下行作功。
作功行程中,瞬时压力可达5MPa-10MPa,瞬时温度可达 1800K-2200K,作功行程终了时压力约为0.2MPa-0.4MPa,温度约为 1200K-1500K。
(4)排气行程
此行程与汽油机基本相同。排气行程终了时的气缸压力约为0.105MPa-0.125MPa,温度约为800K-1000K。
2 发动机台架试验
2.1台架试验的组成
发动机台架试验的主要以以下几个部分组成:(1)试验台基础、铸铁底板、和发动机支架;(2)测功器、联接轴;(3)燃料供给及测试装置;(4)机油冷却和自动控温装置;
(5)发动机冷却系统;(6)进、排气系统;(7)装有各种测量装置、仪表、和操纵机构的控制台。
2.2台架试验的简述
汽车技术的发展很大程度上取决于试验技术的发展。国内外技术处于领先地位的汽车
公司都拥有先进的测试技术和完整的试验设施,尤其拥有由相当数量试验台架组成的发动机实验室。
发动机性能优良与否直接影响汽车的性能,为了测定发动机各项性能指标、参数以及各种特性曲线,通常都是在发动机试验台架上按规定的试验方法进行的试验。
汽车发动机的试验,一般都地在专门的试验台上进行,所以又叫发动机的台架试验。台架试验根据实验的不同目的,可以分为
1.定型鉴定实验
2.出厂试验,新组装的发动机在出厂之前进行的试验一般包括磨合调整实验、检查移交实验和验收实验凳
3.定期抽查试验
上述各类实验又可分为性能试验、功能试验、可靠性与耐久试验等。各类试验应符合相应的国家标准。通常,发动机台架试验是在稳定的工况下进行的。随着试验技术的发展。发动机的台架动态试验已
成为开发车用发动机的重要手段。按照模拟道路载荷谱,在台架上对发动机进行动态加载试验,能够较为真实地反映发动机的实际技术状态。
在研制开发过程中,除常规的试验外,还要进行各类专项试验和特种试验。试验设备和仪器应经过计量检定并符合规定。常规测量的参量参数有扭矩、功率、转速、燃油消耗率、机油消耗、温度、压力等。专项试验需采用专用测量仪器,试验项目包括扭振试验、热平衡实验、废气分析试验、机械振动测定试验、动态模拟试验。特种试验要求在特殊的试验条件下进行,试验项目包括噪声试验、热冲击试验、环境试验、发动机浸水试验、水下起动试验等。
有关发动机性能鉴定试验的方法,在国家颁布的标准中有详细地的说明。一般是检查发动机的动力性、经济性和可靠性。评定动力性、经济性的主基本指标是功率和燃油消耗率一般用速度特性、负载特性、调速特性和空转特性、怠速特性、启动特性、加速特性能以及各缸工作的均匀等性能来表示。可靠耐久性的评价指标,主要是长期运转中个零件的可靠性、耐磨性以及动力经济指标的稳定情况等。
一般发动机的试验程序:试验准备 → 磨合运转→ 调整实验→ 性能鉴定实验 →可靠性耐久试验→ 使用实验
实验过程中,必须注意如下事项:
1.只有在发动机的热状态已经稳定以后,才能测定有关参数。热状态的确定是按冷却水出水或润滑油的温度来判断的,一般起动后预热需在空转中运转8~10分钟,变更发动机工况时需经2~3分钟运转,才能达到稳定的热状态。
2.在每种状态中最少进行两次重复测量。这样不仅确信在该状态下测量条件保持不变,也可以查明测量是否正确。
3.及时的将所有的原始数据记录下来,并绘出试验监督曲线,以判断实验过程所得出的关系是否正确。
4.为了获得确切的试验曲线关系,在每一曲线上需要有不少于五个均匀分布的试验点。因此,每一特性曲线至少应取五个试验工况。
5.试验时,除了进行必要的测量外,还要注意观察试验中的各种现象,如排气烟色,有无局部过热、振动和敲缸等,并将所有的不正常现象记录下来。
2.3我国发动机测试体系简述
我国发动机测试体系日益完善矩并将发动机发出的动力转换为热能或电能,按结构分为水力测功器、电涡流测功器和电力测功器等。
测量发动机燃油消耗的油耗仪按测试方法有容积法、质量法、流量法等,电控汽油喷射汽油机需用专用的油耗仪,还有可连续测量的动态燃油测量装置。
温度和压力的测量一般用热电偶或传感器和二次仪表进行。发动机测试分生产过程的检测和研发过程的测试。用于生产过程检测的设备要求精度可略低一些, 测量的项目也少一些,但要求测试速度快,辅助工时少,一般都采用快速连接装置。而研究开发用的试验台架要求设备精度高、测量项目多、采集的数据量大。
发动机的各种参数通过各种类型的传感器实时测量,现代高水平的试验室可同时测量上百个参数;有些参数可直接测量得到,有些参数需根据测量到的参数和公式进行计算得出。现代测试设备一般都提供数据的后处理,可按用户要求提供所需数据的最终处理结果,以表格和曲线等形式出现。
以柴油机为例子,传感器连接有:水温传感器、曲轴位置传感器、进气温度传感器、节气门位置传感器、排气温度传感器、油压传感器、转角传感器、进气量传感器、氧传感器、发动机转速传感器、凸轮轴位置传感器、爆振传感器、踏板传感器、节气门位置传感器、针阀行程传感器(柴油机)、齿杆位置传感器(柴油机)、柴油压力传感器(柴油机)、柴油温度传感器(柴油机)。 测量参量及测量技术、设备、方法:
1、功率测量:测功器、转矩仪
2、转速测量:接触法、非接触法、从转轴以外检测、瞬时转速测量、增压器转速的测量
3、压力测量:液柱式压力计、弹性式压力计、动态或瞬态压力的测量
4、温度测量:热电偶温度计、电阻式温度计、液体温度计、电磁波高温计
5、流量和流速测量:燃油消耗量的测量、润滑油和冷却水流量的测量、气体流量和流速的测量
6、噪声的测量:噪声测量仪器
7、排放测量:废气分析、烟度测量、微粒测量
8、传感器及其处理电路:电阻式传感器、电容式传感器、压电感式传感器电式传感器、磁电式传感器、半导体敏感元件
9、振动测量:测振仪
10、燃料特性的测量:辛烷值测测定、十六烷值的测定、燃料热值的测定、蒸发性的测定
11、过量空气系数的测定:过量空气系数的计算法、导热系数法、密度法、废气分析法
12、火焰传播的测量:电离隙法、高速摄影和高速摄像法、高速纹影摄影激光光源和全息摄影法
13、喷雾测量:喷油率的测量、油束形态的测量、油滴尺寸和速度的测量
14、发动机试验中微机技术的应用:发动机自动化试验系统、发动机试验数据的采集与处理、发动机试验的微机控制系统、智能测试仪表
主要技术指标:①扭矩测量精度:±0.5%;②转速测量精度:±0.2%;③油耗测量精度;±1%;④扭矩控制精度:±1%;⑤转速控制精度:±1%;⑥油门开度控制精度:±1%。
2.5发动机试验的标准
经过多年的积累,我国汽车发动机行业已建立了比较完整的试验准体系,包括性能试验、可靠性试验、定型试验、排放试验等专项试验标准,其中有国家标准和行业标准,也有各企业内部的标准1、 GB/ T19055-2003标准是汽车发动机在台架上整机的一般可靠性试验方法,其中包括负荷试验规范(如交变负荷、混合负荷和全速全负荷)、冷热冲击试验规范及可靠性评定方法。本标准适用于乘用车、商用车的水冷发动机,其中包括点燃机及压燃机;二冲程机及四冲程机;非增压机及增压机(机械增压及涡轮增压、水对空及空对空中冷);适用于燃用汽油、柴油、天然气、液化石油气和醇类等燃料的发动机。新设计或重大改进的汽车发动机定型、转厂生产的发动机认证以及现生产的发动机质量检验均可按本标准规定的方法进行可靠性试验。本标准还可作为发动机制造厂和汽车制造厂之间交往的技术依据。由于本标准在制定过程中参考了许多国内外发动机可靠性试验方法,对初次按照本标准试验的试验部门有一定难度,对试验台架以及试验装置有较高的技术要求。GB/T19055-2003《汽车发动机可靠性试验方法》相对老标准JBn 3744-84《汽车发动机可靠性试验方法》有一定难度。特别是目前发动机本身的术水平,比十年前高很多,配置比以往复杂,附件出故障的几率也很高,如果台架的配置和技术没跟上,试验很难进行下去。其他标准:QC/T 525-1999 汽车发动机可靠性试验方法2、 GB/ 18297-2007汽车发动机性能试验方法,本标准规 定了汽车用发动机性能台架试验方法,其中包括各种负荷下的动力性及经济性试验方法,无负荷下的起动,怠速、机械损失功率试验方法以及有关气缸密封性的活塞漏气量及机油消耗量试验方法等,用来评定汽车发动机的性能。本标准适用于轿车、载货汽车及其他陆用车辆的内燃机,不适用于摩托车及拖拉机用内燃机。
其他标准:
JB3743-84 《汽车发动机性能试验方法》
QC/T 526-1999 汽车发动机性能试验方法
3、 QC/T 526—1999 汽车发动机定型试验规程
老标准:JBn 3745-1984 汽车发动机定型试验规程
其他专项试验(方法)标准(截止2000最新)
GB/T 12542—1990 汽车发动机冷却系冷却能力道路试验方法
QC/T 631—1999 汽车排气消声器性能试验方法
QC/T 637—2000 汽车发动机曲轴弯曲疲劳试验方法
QC/T 248—1998 汽车化油器性能试验方法
QC/T 32—1992 汽车用空气滤清器性能试验方法
QC/T 591—1999 汽车柴油机涡轮增压器试验方法
GB/T 5923—1986 汽车柴油机燃油滤清器试验方法
GB/T 5924—1986 汽车柴油机燃油滤清器的试验值及分级
QC/T 249—1998 机械膜片式汽油泵试验方法
QC/T 33—1992 汽车风扇离合器试验方法
GB/T 1149.6—1994 内燃机活塞环检验方法
QC/T 39—1992 汽车、摩托车发动机活塞环检测方法
JB/T 2293—1978 汽车、拖拉机散热器风筒试验方法
GB/T 14762—1993 车用汽油机排气污染物试验方法
GB/T 3845—1993 汽油车排气污染物的测量怠速法
GB 3847—1999 压燃式发动机和装用压燃式发动机的车辆排气可见污染物限值及测试方法
GB 17691—1999 压燃式发动机和装用压燃式发动机的车辆排气污染物限值及测试方法
GB 14761—1999 汽车排放污染物限值及测试方法
GB 14761.2—1993 车用汽油机排气污染物排放标准
GB 14761.5—1993 汽油车怠速污染物排放标准
GB 14761.6—1993 柴油车自由加速烟度排放标准
GB/T 3846—1993 柴油车自由加速烟度的测量 滤纸烟度法
GB/T 4759—1995 内燃机排气消声器测量方法
GB/T 17692 一1999 汽车用发动机净功率测试方法
GB/T 10398 一1989 小型汽油机振动测试方法
GB/T 8194—1987 内燃机噪声声功率级的测定 工程法及简易法
GB/T 1859—1989 内燃机噪声声功率级的测定 准工程法
GB/T 3821—1983 中小功率内燃机清洁度测定方法
QC/T 558—1999 汽车发动机轴瓦双金属结合强度破坏性试验方法
JB/T 6771—1993 汽车及摩托车发动机选配火花塞的热适应性试验方法
GB/T 11545—1996 汽车V 带疲劳试验方法
2.6几个著名的发动机试验与测试设备生产单位
1、长沙高新技术产业区湘仪动力测试仪器有限公司 网址:www.xydcweb.com
1、上海同圆环保科技有限公司 网址:www.toceil.com
2、JW Froehlich Maschinenfabrik GmbH — 德国佛罗里西有限公司 网址:http://www.jwf.com.cn/
3、天津市湖湘测控仪器有限公司 网址:http://www.2918.com.cn/
4、江苏启东测功器厂 网址:http://www.cegongqi.com
5、德国申克公司 网址:http://www.schenck.net
6、奥地利AVL 公司 网址:http://www.avl.com
7、南通常通测试设备有限公司 网址:http://www.nt-ct.com/
8、厦门海腾发动机测试设备有限公司 网址:http://www.avl-hitec.com/show.htm
9、河北精工机床制造有限公司专业生产试验台铸铁底板 网址:http://www.pingtai998.com
10、试验台种类:重型车变速器耐久试验台,桥壳垂直弯曲刚性、静强度、疲劳试验台,传动轴疲劳寿命试验台,变速器疲劳效率寿命试验台,重型车传动系统疲劳试验台,驱动桥传动效率疲劳寿命试验台,叉车驱动桥试验台,叉车静扭试验台,叉车传动系统试验台,同步器试验台,驱动桥齿轮疲劳试验台,轨道交通减速机(制动器)可靠性试验台,驱动桥试验台,离合器综合性能试验台,中重型驱动桥试验台,静扭试验台,电封闭变速器总成疲劳寿命试验台,变速器换挡试验台,半轴疲劳寿命试验系统,机械式封闭试验台,前、后驱变速器疲劳寿命试验台,机械封闭式变速器总成疲劳寿命试验台,桥壳弯曲疲劳试验台,传动轴扭转疲劳试验台,轻型车球销耐久性试验台,转向传动转置疲劳磨损试验台,机械转向器抗疲劳寿命试验台,汽车转向拉杆总成耐久性试验台,儿童座椅锁止性能及调节试验台,座椅性能试验台,六通道电液伺服疲劳试验系统,轻量化材料应用测试系统,汽车控制臂耐久试验台,白车身刚度试验台,汽车三角臂耐久性试验台,汽车副车架疲劳试验台,座椅性能试验台,汽车水泵性能试验台,发动机悬置试验台,发动机测功机试验台。齿轮箱加载跑合试验台,齿轮箱试验台,跑合试验台,变频器加载试验台,减速机变频加载试验台,车桥加载试验台,风机齿轮箱试验台,发动机试验台,发动机试验台架,汽车发动机试验台,电机试验台,电机试验台架,牵引电机试验台,电机加载试验台,减速机加载试验台,采煤机加载试验台,齿轮箱加载试验台,减速机试验台架,变速箱加载试验台,汽车试验台,电动汽车试验台,振动试验台,机械振动试验台,电机振动试验台,发动机测试台架,测功机试验台,热换器疲劳试验台,疲劳振动试验台,动态疲劳试验机,汽车稳定杆疲劳寿命试验台,扭转疲劳试验台架,汽车驱动桥总成扭转疲劳试验机,大扭矩疲劳寿命试验台,高低温换挡及倒挡试验台,力学结构试验平台,桥壳垂直弯曲刚性静强度疲劳试验台,传动轴疲劳寿命试验台,减速机测试台,PLS系列电液伺服多通道协调加载试验系统,PLS系列多通道电液伺服构件疲劳试验系统.
3发动机台架实验室的基本设计
发动机台架实验室一般包含试验间和控制室两部分。
实验室内的试验系统主要由试验测试系统和实验室环境系统两大部分组成。测试系统由对发动机进行加载与测量的装置—测功机保证发动机运行的燃料供应系统、空气供给系统、冷却系统、和控制系统及数据采集系统组成;实验室环境系统主要包括通风系统、发动机进排气系统和消声与隔声系统,以保证发动机在所需的正常环境中运行,避免室内外噪声和排放物的污染。噪声最好小于105db。
试验系统的控制部分及操作界面放在实验室的控制间内。噪声最好小于75db。 发动机实验室的设计是非常重要的,因为发动机实验室很复杂,集机器、仪器、和辅助设备于一体、所有这些都必须作为一个整体来运行,才能保证试验系统的正常工作。
发动机试验系统的平面布局如图所示
试验室
发动机台架试验系统平面布置图
3.1试验台架基础的要求
基础的结构形式主要有两种,一种是发动机与测功器固定在一个台架基础上,这样发动机和测功器同时振动;另外一种是测功器固定在固定基础上,而发动机固定在弹性基础上,此时发动机与联轴器必须使用弹性联接(刚性连接因为安装要求很难满足,一般不采用)。试验室原基础为整体钢筋混凝土,如果上面有两块铁底板,一块支撑发动机及附属试验系统,一块支撑测功机,用螺栓与混凝土基础紧固在一起。由于没有减振、隔振措施,不能适应现 代发动机台架试验的要求,再加上测功机与发动机地平铁分开,不能形成一个整体,加大了传动联接轴的工作负荷,缩短了传动联接轴的损坏周期,使试验不能顺利 进行。
发动机试验台架基础的要求:
(1)试验室采用整体地平铁,使发动机、测功机、地平铁以及配套附属试验设施形成一个有机的整体,基础应该有足够的重量;
(2)基础周围应该有隔振垫层或用减振器,基础振幅不应超过0.1mm,要求隔振系统的固有频率≤4Hz;
3.3.3台架基础图
地沟 说明:
1 基础层填土采用砂垫层换土法处理,砂垫层设计地耐力为100Kpa,砂垫层采用粗砂,每200mm为一层用水夯法分层夯实。
2 基坑底以及基坑壁、地沟壁为砖墙,外粉水泥浆。
3 钢筋水泥混凝土层为三层钢筋,每根钢筋间距为200mm,
4 平板地面不平度小于2mm,上些图仅供参考。
5 地基完成后,预埋件的上平面与平板的底平面应在同一个水平面上。
6 为使地沟内的积水能及时排出,施工时,地沟面应该为缓慢降低,到地沟出水位置时水平面为最低。
3.4测功机
3.4.1电涡流测功机
DW系列电涡流测功机主要由旋转部分(感应盘)和摆动部分(电枢和励磁绕组)组成。感应盘形状如直齿轮,一般由低碳钢制成,而产生涡流的地方是冷却室壁,它通常是由电工纯铁制成。
当给励磁绕组通上直流电以后,其周围就产生闭合磁通。若感应盘被原动机拖动旋转时,气隙磁密随其旋转而发生周期变化。由此,在冷却室壁的表面及一定的深度范围内将产生涡流,其产生的磁场又与气隙磁场相互作用就产生了制动转矩。因此当原动机拖动感应盘旋转时,对装有涡流环(冷却室)的电枢就通过传力臂把它所产生的制动转矩传至测力装置上,从而达到测转矩的目的。
GW系列电涡流测功机主要性能指标 表1
GW63测功机外形尺寸图
GW300测功机外形尺寸图
3.4.2测动机及发动机支架底座
测功机安装图
1、水泥基础 2、安装底板(铁地板、铁底板、试验台底板、试验台架铁平板) 3、测功机 4、发动机支架 5、发动机 6、地脚螺栓 1)测动机及发动机支架底座应能满足其相应的承载要求;
2)两侧支架底座平面的平行度应能满足其安装要求;
3)发动机支架底座须有一定的调节范围,满足不同机型试验需要。3.4.3 测动机与发动机的对接
1)由于电涡流测功机与发动机中线的任何偏差都将引起它们的附加振动,在轴与轴承之间产生动负荷,所以一定要尽可能保持两轴中心线重合,不大于0.2mm;
2)联轴器的参数应与被测发动机相协调,在材料强度允许的条件下,应尽量采用较轻的联轴器,联轴器应经过精确的动平衡试验;
3)联轴器应装有安全防护罩,防护罩上应装有报警保护开关,防护罩合紧时开关断开,打开时开关接通。
4)安装后测功机下部用地脚螺栓或压板紧固。然后把联接底座和感应盘的固定角钢卸掉。
3.5通风换气
发动机运行时会产生大量的废气和油气,废气主要通过排气管排出,少量油气则从加机油口和曲轴箱通风系统等处排至发动机机体外。废气和油气的聚集都会对操作人员的身心健康造成危害。在排气治理中,将易控制的尾气通过消声器、排气总管直接排放到室外,并且在排气总管上设置轴流式风机向外排气,降低排气管内的压力,进一步减少排气管和排气接口垫等处的排气泄漏量。
以300kw的柴油机工况计算通风量大约为32000 m3/h,选9#或10#的豪华风扇四台,噪音远小于70db,可以满足通风要求(两台作为向内送风,两台作为向外排风)。
LF系列豪华方角扇是杭州德尔风机设备有限公司 引进国外先进技术合作生产,配备全套的生产线、检测设备、标准动平衡实验室、整机动平衡检测中心。产品质量达到国际标准。LF系列豪华方角扇均采用CAD/CAM优化设计制造,具有全高、风量大、噪音低、耗能小、运行平稳、寿命长、百叶窗自动启闭达到防尘、防水、美观大方;既可吹风、也可抽风。是温室、厂房等降温通风的最佳选择。电风扇选型为一般的风扇,作用为使进气均匀在室内,并且使废气更容易排出,还有冷却发动机及测功机的散发热量。
3.6冷却水系统
发动机试验室冷却系统的功能是,维持并控制发动机和测功机等的正常试验温度,减少水资源浪费,提高测功机等热交换设备的使用寿命。它通常由冷却塔、热交换器、水泵、蓄电池、水处理设施、控制开关、节流阀门、水表和水管等组成。试验冷却系统必须满足一定的水质、水温、水压、水流量和循环周期要求。据调查,国内80年代新建的几个汽车发动机试验室的冷却水循环周期为0.5~2.0h。冷却水质通常要求干净、清洁、防锈的软化水,并要求有一定的硬度值和PH值。试验室内发动机、测功机、等交换设备的进口水压(静压),一般为40~100kPa,并要求水压稳定。水温应为各种热交换设备的进出口水温。
为确保各种热交换设备的进出口水温,冷却水还需要有足够的水流量。下面是一些计算水流量的公式。
发动机总的发热量为:Q总?Pe发max?ge?H能??1??2(J/h)
其中Pe发max—发动机最大的试验功率,kw ge—发动机的燃料消耗率,额定工况时可
取0.210~0.270 ㎏ /(kW·h) H能—燃料低热值,柴油取42500kJ/㎏ ?1—台架使用率,一般取60%~90% ?2—台架的时间使用系数,一般取50%~80%发动机热量分布的一般规律为:功率输出 30%Q总; 冷却散热 25%Q总;排气散热 30%Q总;机油冷却 5%Q总上述热量除排气散热热量外,其他热量主要由冷却水带走。其中功率输出(30%Q总)Q的热量可考虑为由测功机的冷却水带走。所需冷却水量的计算公式:W?C?(t2?t1)(kg/h)式中Q—0.7Q总 C—水的热容量,4.2x103 J/(kg/℃) t2?t1—各类热交换设备冷却液的
进出口温差绝对值,K(最大值为55℃)除了上述发动机所产生的热量被冷却水带走外,其他一些用电设备产生的热量有时也需要冷却水冷却。最后,把所有台架的各种热交换器所需要的冷却水量分别计算出来,然后累计并圆整成规范的值,即为试验室所需要的循环水流量。经过(以300kw的工况) 计算得循环流水量大约为23吨每小时,冷却塔选钢结构工业型圆形逆流式冷却塔,产品为中温型的玻璃钢冷却塔,型号为GBNL4—50,进水管尺寸为100mm,出水管尺寸为125mm,电机功率为2.2kw,风机直径为1400mm,温差为20℃左右(温差可通过填料电机改进或进行两级冷却等改变)。潜水泵选QY-25-26-3型号,流量25吨每小时,扬程为26米,功率为3kw。在发动机和测功机进水前配置手动调节的稳压阀装置,当发动机或测功机的出水温度过高或过低可手动调节稳压阀,使其维持在正常状况。
冷却系统的布置如图所示
3.7燃料系统
燃料供应系统主要由油库、储油罐、油压装置、油温装置、各种阀门、油管及安全消防装置所组成。
3.7.1油箱设计
发动机的燃油贮存箱 ,它的容积以一个工作日能消耗的最大油耗来计算 ,一个工作日为8 小时.此台架采用康明斯柴油机,燃油消耗率为 292 克Π千瓦·小时.由于实验室空间有限油箱太大不好安装(油
箱高出发动机 1. 5 米 ,保证供油压力) 也不安全 ,根据实际考虑 ,所以油箱为 0.5 ×0.5 ×0.4 米 V =0.1 立方米.为观察油箱油量存储量 ,在油箱前设置了玻璃管连通器做为标尺.为防止油箱内污物
进入发动机 ,在加工油箱时一般将输油管高出油箱底平面一般50 毫米.防止燃料腐蚀油箱内部表面要涂有防腐材料.
油箱设计的要求:1)油箱制作、安装应符合消防和环保要求;2)油箱内应设置液位传感器,低液位时能自动报警显示;
3.7.2油门机构设计
油门执行器是控制发动机油门开度的执行机构(额定输出扭矩 5N·m),应装在油门附近便于控制且振动又比较小的地方.它应有坚固的基础和托架 ,远离热源 ,它与化油器的距离不应大于 400 毫米 ,油门
执行器摆动杆和发动机油门控制杆之间用拉杆或钢丝绳连接.调节拉杆或钢丝绳的连接位置和长度当油门开度由全关调到全开 ,尽量使油门执行器摆杆从零转到最大角度(0~45 度),拉油门时应保证灵活 
,不应有摩擦、阻塞等现象.
3.7.3实验室最大耗油量计算
(kg/h) Gf—燃油消耗量或供油量,kg/h
—试验
时平均燃油消耗率,可按(1.2~1.5)xgemin计算,g/(kw·h) N—台架数,台(为了以防振动的影响,一般只用一台作试验) ?1—台架使用率,一般取60%~90% epe发max—试验最大平均功率值,可按(
0.7~0.9)xpe发max计算,KW g
3.7.4安全防火要求
燃料系统的各个环节均应考虑安全防火问题。例如,油库内通风要求,库内温度、可燃气氛浓度的测量和报警,油库应远离试验室,输油管远离排气管;废油、渗漏油的处理;电气设备、门窗、地面的
防火防爆的处理,油库避雷装置,管道接头防漏等。
3.8发动机进、排气系统
3.8.1进气系统
根据国家标准GB/T18297-2001《汽车发动机性能试验方法》规定,将实验室的试验发动机的进气恒定在国际标准规定的标准大气状态,即:温度在25℃士2℃,湿度在65%士5%,气压在100Kpa士100Pa,(
即略高于室外大气压力50~70mmH2O)。
进气的温度和压力可通过发动机进气空气调节装置调节,该产品为启东市联通测功器有限公司。
功能特征:
稳定的发动机进气温度和压力自动控制。
电气控制实现测控智能化,快速的数据采集和控制响应。
可移动式,使用方便,适用于环境温度过高的场合。
设有通信接口。
湿度可通过工业除湿器和加湿器调节,
产品选上海昌源机械设备有限公司
机器特点:
1.XRC25使用往复式压缩机;
2.XRC40、55、90型配有循环压缩机;
3.预制遥控式侧湿计;
4.XRC40、55、90型带有工作计时表;
5.环保型冷媒R407C可以有效保护环境及臭氧;
1) 消声坑埋于地下较为理想,这样消声效果更好。如地下有较高的水位,应注意排水。
2)多级扩张式消声坑通过各级长度的合理组合,可以基本消除通过频率,插入管的长度可适当短些。
3)采用砖砌的排气消声坑的结构,简单易行,只要参数选择适当,设计合理,消声效果相当好。
4)发动机排出的废气经消声和余热利用后排入大气中。
3.8.3进排气管路的要求
1)进气管路应设置加热装置,并加装温度传感器;2) 进气管路应进行防尘处理;
3) 发动机进气管路应设置进气消声器,并加装滤清器,噪声应≤70dB(A);
4) 排烟管路背压损失≤6.7kpa;
5)排烟管路为组合式绝热管,中间设置柔性连接;
6)排烟管路应设置消声器;
7)排烟管路在背压损失<5kpa时,应加装背压调节阀;8)为防止锈蚀,延长使用寿命和铁锈掉入气缸中,进气管采用厚2mm的铝板制成,排气管采用不锈钢制成。
3.8.4废气处理
实验室废液废气处理办法
1、溶解法:在水或其它溶剂中溶解度特别大或比较小的气体,用合适的溶剂把它们完全或大部分溶解掉。
第33页 共73页
2、燃烧法:部分有害的可燃性气体,在排放口点火燃烧,消除污染。例如,一氧化碳等。化学实验中废弃的有机溶剂,大部分可回收利用,少部分可以燃烧处理掉,有些在燃烧时可能产生有害气体的废物,必须用配有洗涤有害废气的装置燃烧。
3、中和法:对于酸性或碱性较强的气体,用适当的碱或酸进行吸收。对于含酸或碱类物质的废液,如浓度较大时,可利用废酸或废碱相互中和,再用pH试纸检验,若废液的pH值在5.8~8.6之间,如此废液中不含其它有害物质,则可加水稀释至含盐浓度在5%以下排出。
4、吸附法:选用适当的吸附剂,消除一些有害气体的外逸和释放。对于毒害不大的气体或剂量小的气体,用木炭粉或脱脂棉。对于难以燃烧的或可燃性的低浓度有机废液,用吸附性能良好的物质,让废液充分吸收后,与吸附剂一起焚烧。
5、稀释法:对于实验中产生的大量废液,其中无毒无害的,采用稀释的方法处理。
6、沉淀法:对于含有害金属离子的无机类废液,加入合适的试剂,使金属离子转化为难溶性的沉淀物,然后进行过滤,将滤出的沉淀物妥善保存,检查滤液,确证其中不含有毒物质后,可排放。本实验室的废气主要为二氧化碳和一氧化碳等,处理方法为燃烧法。产品选为靖江市希亚特环保科技有限公司的CRJ型系列有机废气催化燃烧净化装置。CRJ型系列有机废气催化燃烧净化装置,其主要工作原理为:利用催化剂做中间体,使有机废气在一定的温度条件下,转化氧化为水和二氧化碳,达到净化废气的目的。该装置具有自动化控制 、操作简便、能耗低、体积小、重量轻、性能稳定、安全可靠、净化效率为余热可回收利用等特点。
产品性能
废气处理量:200-20000m3/h,废气浓度范围:1000-8000mg/m3 净化效率:≥97%,预热温度200℃以上。
第34页 共73页
3.9其他设计及要求
3.9.1隔振器选型/目前,实验室的隔振采用传统的黄沙填充方式,如果将来经济允许的话,就可以采用隔振器,隔振效果更好。选用**公司生产的小型弹簧隔振器,具体选型法案如下: 1、选型用发动机重量:约1吨; 测功机重量:约1.35吨;其他附件重量:约0.65吨; 设备总重量:约3吨
2、隔振器总载荷:W=3+6.5+9.5=19吨=190KN 工作载荷:Fn=W x 1.25=190kN x 1.25=237.5kN
3、根据载荷分布长度,选择隔振器数量n: 8
4、单个隔振器设计载荷:F= 237.5kN/8=29.7kN
5、根据设计载荷选型,在型号列表中,我们选择的隔振器型号为:
其参数如下:
额定载荷F:31kN
弹簧垂直刚度Kv(kN/mm):0.680
弹簧水平刚度Kh(kN/mm):0.065
压缩量δ(mm):22.8~36.5
垂直频率f(Hz):2.6~3.3
自由高度H0(mm):204
6、根据隔振器刚度,校核垂直压缩量和固有频率
1)、压缩量δ=W/n * Kv=190/8 x 0.68=35mm=3.5cm
压缩量在许用范围(22.8~36.5)之内,满足要求。
2)、固有频率f0= 2.67Hz
固有频率在许用范围(2.6~3.3)之内,满足要求。
7、弹簧利用率ηs=190/31 x 8=77%,比较安全。
8、设备主要扰力转速n=800~3000rpm
设备固有频率fe=800~3000/60=13.3~50Hz
调谐比η=fe/f0=13.3~50/2.67=4.98~18.7 根据表查得,隔振效率l>95%,完全符合设计要求。
第35页 共73页 *****,
3.9.2墙面及顶面的声学处理
1)噪声试验室在四周墙面及顶面悬挂吸声尖劈,其吸声系数在100Hz-8000Hz时:≥0.99
2)在四周墙面转角处设置长600mm的尖劈,以增加吸声效果;
3)在观察窗处设置可拆卸尖劈;
4)对大梁表面反射面须作声学处理;
5)吸声尖劈悬挂完成后,试验室内净空体积/被测物体积:≥200;
6)所有的穿墙孔洞,如通风、排烟、公用管路、电缆桥架和传动轴等,均需采取隔声处理;
7)在墙面吸声尖劈端部设置2层防尘幕布,幕布间距为200-300mm,幕布材料采用防火布,以增加尖劈的使用寿命。
3.9.3吸声门/隔声门
1)大门
噪声试验室大门采用2道,外侧为隔声门,内侧为吸声门;均无门坎。 隔声门采用外开式合页门,2mm厚钢板制作,门框结构件为80×60mm方管,内腔填充隔声专用材料(欧文斯柯宁多层复合棉毡),门周边与门框结合处采用硅橡胶密封材料(模具挤压成型),门底边与地面间采用气囊胶条密封,钢门表面喷锤纹漆,颜色由业主确定。吸声门采用开启平移式组合门,2mm厚钢板制作,门框结构件为角钢拼焊,背面悬挂吸声尖劈。门开启应灵活、方便,门把手结实。
2)小门
噪声试验室小门采用2道,外侧为隔声门,内侧为吸声门; 第36页 共73页
4 软件简介
4.1 AutoCAD软件
AutoCAD是由美国Autodesk公司于二十世纪八十年代初为微机上应用CAD技术而开发的绘图程序软件包,经过不断的完美,现已经成为国际上广为流行的绘图工具。 AutoCAD可以绘制任意二维和三维图形,并且同传统的手工绘图相比,用AutoCAD绘图速度更快、精度更高、而且便于个性,它已经在航空航天、造船、建筑、机械、电子、化工、美工、轻纺等很多领域得到了广泛应用,并取得了丰硕的成果和巨大的经济效益。 AutoCAD具有良好的用户界面,通过交菜单或命令行方式便可以进行各种操作。它的多文档设计环境,让非计算机专业人员也能很快地学会使用。在不断实践的过程中更好地掌握它的各种应用和开发技巧,从而不断提高工作效率。AutoCAD具有广泛的适应性,它可以在各种操作系统支持的微型计算机和工作站上运行,并支持分辨率由320×200到2048×1024的各种图形显示设备40多种,以及数字仪和鼠标器30多种,绘图仪和打印机数十种,这就为AutoCAD的普及创造了条件。
4.2 Pro/E软件
Pro/Engineer是一套由设计至生产的机械自动化软件,是新一代的产品造型系统,是一个参数化、基于特征的实体造型系统,并且具有单一数据库功能。Pro/Engineer是软件包,并非模块,它是该系统的基本部分,其中功能包括参数化功能定义、实体零件及组装造型,三维上色实体或线框造型棚完整工程图产生及不同视图(三维造型还可移动,放大或缩小和旋转)。
Pro/Engineer功能如下:
1. 特征驱动(例如:凸台、槽、倒角、腔、壳等); 2. 参数化(参数=尺寸、图样中的特征、载荷、边界条件等); 3. 通过零件的特征值之间,载荷/边界条件与特征参数之间(如表面积等)的关系来进行设计。 4. 支持大型、复杂组合件的设计(规则排列的系列组件,交替排列,Pro/PROGRAM的各种能用零件设计的程序化方法等)。 5. 贯穿所有应用的完全相关性(任何一个地方的变动都将引起与之有关的每个地方变动)。其它辅助模块将进一步提高扩展 Pro/ENGINEER的基本功能。
4.3 ANSYS软件
4.3.1ANSYS简介
ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发,它能与多数CAD软件接口,实现数据的共享和交换,如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I-DEAS, AutoCAD等, 是现代产品设计中的高级CAD工具之一。CAE的技术种类有很多,其中包括有限元法(FEM,即Finite Element Method),边界元法(BEM,即Boundary Element Method),有限差法(FDM,即Finite Difference Element Method)等。每一种方法各有其应用的领域,而其中有元法应用的领域越来越广,现已应用于结构力学、结构动力学、热力学、流体力学、电路学、电磁学等。ANSYS有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序,可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。因此它可应用于以下工业领域: 航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等。
4.3.2 ANSYS软件提供的分析类型
1.结构静力分析 2.结构动力学分析 3.结构非线性分析 4.动力学分析 5.热分析 6.电磁场分析 7.流体动力学分析 8.声场分析 9.压电分析
4.3.3 ANSYS软件的组成
软件主要包括三个部分:前处理模块,分析计算模块和后处理模块。
5 台架试验的支架设计及强度校核
5.1机架
在机器(或仪器)中支承或容纳零部件的零件称为机架(支撑发动机的机架可称为支架),是机座、床身、壳体、箱体及基础平台的统称。机架是各种机器中重要的零件之一。
5.1.1机架概述
机架的主要功能:
1.对机器中的零部件起容纳、支承的作用。如变速器箱体支持其中的轴承、轴、传动零件,使它们保持一定的相对位置。
2.安全保护和密封作用,保护内部零件不受外界尘土、异物、腐蚀性气体液体的侵害;防止内部气体、液体外泄。
3.对比较复杂的机械,保证密切相关的部件间相对位置,与便于加工、装配、调整和维修。
5.1.2机架的分类
机架的种类很多,常见的类型见图 5.1.2-1
图5.1.2-1机架种类
机架还可按所用材料分为金属机架和非金属机架两大类。金属机架按制造方法又可分为铸造机架、焊接机架和组合机架。非金属机架又分为混凝土机架和塑料机架、花岗岩机架。
5.1.3机架设计的原则
机架多数处于复杂的受载状态,外形结构复杂,因而机架的设计应针对具体情况进行具体分析,以便满足不同的要求。一般而言,机架的设计主要应确保刚度、强度及稳定性,另外还应满足形状简单、便于制造、截面形状合理以及肋板布置恰当的要求。
1.刚度 评定大多数机架工作能力的主要准则是刚度,例如金属切削机床及其它要求精确运转的机器机架,以满足刚度条件为主。
2.强度 评定重载机架工作性能的基本准则是强度。如锻压机床、冲剪机床等机器,以满足强度条件为主。
3.稳定性 稳定性是保证机架正常工作的基本条件,必须加以校核,特别是容易存在失稳问题的受压结构及受压弯结构。
4.良好的耐磨性 为了保证机架有足够的使用寿命,若有有导轨的机架,要求导轨面受力合理、耐磨性良好。
图5.1.4-1不同截面的一些参数
2.肋板的布置
恰当的设置肋板有利于提高机架的刚度、强度,减轻机架的重量。对于铸件,设置肋板使壁厚减小,还有利于减少铸造缺陷。对于焊接机架,设置肋板使焊件比较薄,有利于保证焊接质量。下图给出几种肋板布置的对比[13-14]。
图5.1.4-2筋板布置的对比
5.2发动机台架试验可调支架设计功能和要求
1功能用于发动机台架试验时,支撑发动机的结构。
2.设计要求要求所设计的支架在满足强度的条件,实现可调、通用,以适应发动机试验需求。
5.2.1设计方案
首先再指导教师安排下深入我校发动机试验室实地,熟悉和了解发动机台架试验系
统,明确具体的工作需求。而后检索大量文献设计可调支架。
根据本次设计的功能改进为可调支架,以适应不同型号的发动机做台架试验。
方案一,如图5.2.1-1
图5.2.1-1方案一
该可调支架由四个立柱及其相应的导轨底座构成,每个立柱下分别由两个横向纵向可调的滑动导轨,实现发动机台架试验系统支架的可调,以适应不同型号和规格的发动机。
方案二,如图5.2.1
-2
图5.2.1-2方案二
该可调支架由四个支架、两个底座组成。通过支架纵向移动和底座的横向移动来达到可调的目的,以适应不同型号的发动机。
5.2.2 方案评价
以上两种方案虽均符合设计要求,都达到实现可调的目的。但方案一的可调部分全部集中在中间部分底座不参与调节,调节的时候方案二更为合适,更灵活且省材料,所以最终选方案二。
5.2.3具体设计
5.2.3.1支架设计
1、结构设计
如图
5.2.3.1-1
图5.2.3.1-1支架结构设计图
如图所示支架是由上顶板、下底板、中间的梯形板、两边的肋板所组成的。两边的肋板用来加强结构的稳定性和强度,上顶板和下底板上各有四个孔分别用来通过螺栓连接发动机和下面的底座。这种结
构设计既保证了强度和灵活性,又节省了材料。
2、确定尺寸
根据所给最大发动机的尺寸(1100*500*800)和经验值,确定支架的尺寸。
因为四个支架完全相同 所以只标出其中一个的尺寸 如图5.2.3.1-2所示
技术要求
、焊后时效处理
2、表面涂漆3、未注明圆角
图5.2.3.1-2尺寸设计图
3、材料的选择
材料牌号: 45
材料名称: 优质碳素钢
标 准 号: GB699-88
试样尺寸: 25
试样状态: 退火钢
抗拉强度: ≥600 (MPa)
屈服强度: ≥355 (MPa)
延 长 率: ≥16%
断面收缩率: ≥40%
布氏硬度: ≤197 (HBC)
高强度中碳调制钢,具有一定的塑性和韧性,较高的强度,切削性能良好,采用调制处理可获得很好的综合力学性能,淬透性差。用于制作承受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件,以及对心部强度要求不高的表面淬火零件,如曲轴、传动轴、齿轮、蜗杆、键、销等。水淬时有形成裂纹的倾向,形状复杂的零件应在热水或油中淬火。但焊接性能较低,仍可焊接,不过,焊接前应将焊件进行预热,且焊后进行退火处理,以消除焊接应力。立板上开有一个孔,既节省了材料降低了成本又减轻了底座的质量。四个大肋板和四个小肋板用来加强整个底座的稳定性和强度。底板上有四个通孔,这种形状的通孔比圆形的通孔更便于调整底座与轨道的之间的相对位置。
2、 确定尺寸
根据所给最大发动机的尺寸(1100*500*800)和支架的尺寸和经验值,确定底座的尺寸。因为两个底座都相同 所以只标出其中一个的尺寸 如图5.2.3.2-2所示。
技术要求、焊后时效处理
2、表面涂漆3、未注明圆角3
图5.2.3.2-2底座尺寸设计图
3、材料的选择
顶板材料采用HT200 。
HT200,?? ≥220MPA.该材料有良好的铸造性、减磨性和切削加工性等,同时它的生产设备和工艺简单,价格低廉;在力学性能方面,硬度和抗压强度与钢才不多,但它却
有很优异的消振性和好的耐磨性。
其他立板、肋板、底板的材料均采用45钢
4、加工方法
铸造是将液态金属浇注到铸型型腔中,带起冷却凝固后,获得的一定形状的毛胚或零件的方法,所得产品称为铸件。铸造的实质是液态金属凝固而成形,因而具有下列优点:
(1) 工艺灵活性大,几乎各种合金,各种尺寸、形状、质量和数量的铸件都能能生产。
(2) 可以铸出内腔、外形很复杂的毛胚,并可以生产出近于终形的铸件。
(3) 铸造的成本较低。 铸件的原材料大都来源广泛,价格低廉。由于上顶板上有两条轨道,它的形状为下宽上窄,这种形状难以用铣或镗等方法获得,但通过铸造(加型芯)的方法可获得,所以上顶板采用铸造。在下底板上先钻出四个通孔。然后再将上顶板、下底板、两个肋板、四个大肋板和四个小肋板通过焊接的方法连接在一起。
5.3强度校核
为了保证机械的正常工作,构件应有足够的能力负担应当承受的载。因此,应该满足强度要求[15-16]。
5.3.1 用ANSYS软件校核
由于ANSYS的实体建模能力有限,所以可调支架的实体模型可先通过三维制图软件Pro/E绘出,如图5.3.1-1所示
图5.3.1-1可调支架实体模型图
ANSYS可与Pro/E共享数据,然后利用ANSYS的数据接口(file|import),将在Pro/E下生成的几何数据(保存副本,以Iges格式保存,实体形式,缺省)传输到ANSYS。
1、定义单元类型
① 选择主菜单preprocessor|element type|add/edit/delete命令,弹出单元类型对话框。
② 在对话框中单击add,弹出library of element对话框
③ 在左边列中选择 structural solid
④ 右边列中选择 brick solidnode45
⑤ 单击ok关闭library of element对话框 单击close
2、定义材料属性
① 选择主菜单preprocessor|material prope|material model 弹出材料属性对话框 ② 在对话框中选择structural|linear|elastic|isotropic 命令,弹出定义各向同性材料对话框
③ 在弹性模量文本框中输入200000 ,在泊松比文本框中输入0.28
④ 单击ok 关闭文本框
⑤继续在对话框里选择structural|Density选项,弹出材料密度的对话框,在Dens 里输入7850
⑥单击ok 关闭文本框
⑦在材料属性对话框中选择material|exit命令,退出对话框⑦ 在 load PRES value文本框中输入0.83
⑧ 单击ok, 结构上将出现所施加的均布力
5、求解模型
① 选择主菜单solution|solve|curreut ls弹出 solve curreut load step对话框 ② 查看状态窗户中的目标信息单击close
③ 单击solve curreut load step对话框的ok,开始求解
④ 求解完毕后,将提示对话框告诉用户求解完毕,单击close
6、后处理
①位移云图显示
选择主菜单 General postproc |plot results|contour plot|Nodal solu,弹出contour nodal solution data 对话框,在Item,Comp Item to be contoured选项框里选择Displacement vector 
sum,单击ok,生成结果如图
5.3.1-3
图5.3.1-3位移云图
② 应力云图显示
选择主菜单 General postproc |plot results|contour plot|Nodal solu,弹出contour nodal solution data 对话框,在Item,Comp Item to be contoured选项框里选择Stress|Von Mises SEOV
,单击ok,生成结果如图5.3.1-4
图5.3.1-4应力云图
5.3.2 结果分析
在承重12000N时,支架和底座的最大变形0.011mm,最大等效应力9.8Mpa,远小于45号钢的屈服极限355Mpa,所以支架和底座均满足强度的要求。
6 系统部件的配置
6.1柴油机工况控制
柴油机工况包括恒定转速控制,恒定扭矩控制和恒定油门位置控制,由本系统中配置的“FC2011 电力测功机控制仪”实现。该仪器可以对柴油机的油门开度及电力测功机的上网电流进行双闭环控制,以
完成柴油机不同的特性试验,如外特性试验,调速特性试验,负荷特性试验等。
FC2010 测控仪具有五种预设的自动控制模式和手动控制模式,预设的五种自动控制模式可以在发动机不停车的情况下进行无扰动切换,这些控制按钮分别为:
M/n—测功机恒扭矩,发动机恒转速控制模式
M/p—测功机恒扭矩,发动机油门位置恒定
n/p—测功机恒转速,发动机油门位置恒定
n/M —测功机恒转速,发动机恒扭矩控制模式
M-n2—扭矩与转速的平方成线性关系
P1/P—测功机手动,发动机油门手动
同时还具备“本地自动控制/程序控制”和“计算机远程自动控制/程序控制”多种工作方式,仪器配备了手动控制单元,即使脱开计算机也完全能正常工作。
FC2011 测控仪的通讯方式采用了国际先进的CANBUS 现场总线技术,通讯速率高达50Kbps,保证了控制的实时性和可靠性,同时整套系统的测量精度也得到了提高,仪器前面板见图2。
图1 FC2011 测控仪前面板布置图
主要技术指标:
转速测量:5 位LCD 或CRT 显示
①测量范围:0-20000r/min
②测量精度:±1r/min
③传感器形式:HBM 扭力环
转速控制:
① 给定精度:±0.1%
② 控制精度:±5r/min (典型值)
③ 过渡时间:≤10s
④ 超调量:≤阶跃量的10%
扭矩测量:5 位LCD 或CRT 显示
测量范围:0-32767N.m
② 测量精度:±0.3%F.S
③ 传感器形式:HBM 扭力环
④ 输入阻抗:100kΩ
扭矩控制:
① 给定精度:±0.1%
② 控制精度:±0.3%F.S
③ 过渡时间:≤10s
④ 超调量:≤阶跃量的10%
油耗测量:4 位LCD 或CRT 显示
① 测量范围:0-400g
② 测量时间:1-99s(任意设定,定时间测重量)
③ 测量精度:±0.3%F.S
④ 油耗仪:FC2210 智能油耗仪
6.2发动机保护
本案发动机的热工参数通过软件从 ECU 读取,而作为发动机保护而言还需要对涉及发动机安全运行的重要参数进行外部测量、控制,以保证在计算机受到干扰或意外故障时发动机能正常工作,或在紧急状态下的停车。这些参数为发动机机油压力,出水温度,排气温度。系统通过FC2022 高速数据采集模块接入传感器由CAN 总线将数据传输给FC2011 电力测功机控制仪在液晶面板上显示,测控仪面板上的小键盘可以设置报警参数(也可通过计算机设置),机油压力为下限报警,发动机水温为上限报警,一旦报警条件产生测控仪输出的紧急停车信号将直接控制切断发动机的ECU 供电电源,同时将电力测功机的转速设置为零,保证系统安全停车。测控仪同时还具备转速、扭矩越限的报警保护功能,即使在脱开计算机的情况下系统也能正常运行,正常停车。
6.3 FC2310油门执行器
FC2310型油门执行器面板上刻的标尺0~100%,是油门执行器满量程动作角度900刻度,直线行程85mm~140mm,可以通过调整油门执行器力臂上的滑块调整发动机油门行程,以满足各种型号的发动机试验。
FC2310型油门执行器须与FC2010测控仪或其它控制仪表配套使用。
FC2310型油门执行器基本工作原理如图2所示。
图2
由控制仪表设定的方式控制油门开度,加大或减小发动机油门,通过角位移传感器测定执行器的位移量(行程)并反馈给控制仪表实行闭环控制。
FC2310型油门执行器应安装在牢固的支架上。使用时在执行器拉杆与发动机的油门拉杆之间用钢丝连接。
主要技术指标
1、测量指标
最大力矩:FC2310-2型25N.m
FC2310-1型10N.m
旋转角度:900±50 有效行程85mm~140mm
满量程动作时间:≤0.4秒
电机电压:DC24V
2、工作环境
环境温度:0~50℃
相对湿度:≤85
3、外型尺寸:200×155×210mm.
控制。
液位控制
试验过程中,内部循环的冷却液在高温下汽化,气体通过快速排放阀排出,冷却液的容量会逐渐减小,当安装在膨胀水箱上的液位传感器测量到的液位低于下限时,电磁阀和水泵自动开启,由水泵向膨胀水箱补充液体至规定值。
报警控制
当温度超过紧急报警值、液位低于紧急报警值(发动机缺水)时,系统将信号反馈回FC2000 总系统,通过执行机构强制发动机停车。
主要技术指标:
散热面积( m2 ) 3
控制仪型号---- DC1040CR301
齿轮泵型号------ ---------KCB33.3-2
流量(L/min)------------33.3
最大适应功率(kW)400
仪表电源------------- -----220V
温度调节范围-------------308k~390k
调节精度-------------------±5℃
冷却水温度(℃)不大于30℃
冷却水压力(MPa) 不大于0.3~0.6
冷却水流量(L/min)------------100
6.5发动机燃油恒温控制
型号:FC2440 燃油温度控制装置
主要功能:
FC2440 燃油温度控制装置,是根据国家汽车发动机试验GB3743-84 标准而专门设计用于柴、汽油发动机台架试验。此系统可为柴、汽油试验发动机提供流量稳定、温度恒定的燃油,解决以前测试发动机综合性能时,由于燃油温度不稳定(受环境温度、燃油回油温度的影响)以及燃油温度无法按测试要求任意改变的问题。
FC2440 燃油温度控制装置具有自动放气功能,气泡检测传感器一旦检测到回油内有微小的油气泡时,便自动打开阀门,及时释放油气泡,油气泡释放完后关闭阀门,这样就及时地排放掉回油内的气泡,保障燃油测量的稳定性。
FC2440 燃油温度控制装置配置高效率的热交换器,进口高进度数显温控表。工作时燃油在热交换器中与恒温介质进行能量交换。温控表不断地检测出口处的燃油温度,自动调节冷却液阀门开度,从而达到控制燃油温度的 。
主要技术指标:
内 容 参 数
温控范围 25~50℃(25℃时需用户提供8~10℃制冷水)
控制精度 ±2℃
测量精度 ±1℃(温控系统出口)
加热温度 0~50℃
发动机连接油管接口 12耐压油管
外循环连接水管接口 1/2″(进水) 1/2″(回水)
供油压力 40-100kPa 可调
冷却介质 柴油或汽油
外接冷却水压力范围 200~450Kpa,供水压力大于500 Kpa 时,需加装减压阀 供电电源 AC220V/50Hz 20A
工作时间 连续工作
6.6 FC2430机油温度恒温控制装置
机油温度恒温控制装置用于对发动机的机油温度进行恒温控制,其结构原理如下图所示:
机油温度恒温控制装置主要由:
①冷却装置:热交换器、气动(或电动)调节阀
②温度控制:温度设定、控制装置、温度传感器、温度表
③报警装置:压力传感器
机油温度恒温控制装置的管路是串接在发动机润滑油的管路上。发动机上台架后将恒温装置的管路接入恒温装置后加注润滑油,使热交换器充满机油且发动机的油标达到要求。发动机启动后,机油通过热交换器循环,装置通过调节进入热交换器的冷水流量来控制机油温度。温度控制当温度传感器测量到的由温达到温控仪表设定值时,伺服器根据温控仪表的指令开启气动或电动调节阀,来自外部的冷却水对热交换器进行冷却,并根据温度的变化控制调节阀的开度,改变冷却水的流量实现对冷却液的恒温控制。
报警控制
当温度超过紧急报警值、液位低于紧急报警值(发动机缺水)时,系统将信号反馈回FC2000 总系统,通过执行机构强制发动机停车。
主要技术指标:
内 容 参 数
控制温度范围 50℃~130℃
调节精度 ±2℃
冷却水进口温度 低于 38℃
冷却水进口压力 0.3MPa~0.6 MPa
冷却水出口背压不大于 0.03 MPa
冷却水品质清洁的软水
动力电源 380V±5V、10A
仪表电源 220V±2.2V
外形尺寸(A×B×C) 963mm×646mm×1190mm
6.7发动机中冷空气恒温控制
由于柴油发动机的增压比高,压气机后的空气温度可能达到 120-150℃,为把空气温度控制在一定的范围内,柴油机制造厂家经常采用中冷器对压气机后空气进行冷却。由于发动机有不同的试验规范,即增压后进气温度进气阻力有不同要求,要求试验装置对进气温度和阻力设定可调,以适应不同试验规范的发动机试验要求。
本装置的用途是把增压后的气体引入中冷器,通过中冷器与冷却水交换热量达到控制温度的目的。温控仪表根据中冷后空气温度传感器测量得到的实际温度与温控仪设定的温度进行比较,当实际温度与设定温度有差异时,温控仪即发出指令,通过伺服器控制气动调节阀通过开度的变化调节进入中冷器内的冷却水流量,将增压后气温度控制在预设的范围内。另外在引出气体的管路上安装了差压传感器,通过节流阀调节中冷后的空气流量,以满足不同发动机的试验需要。中冷空气恒温调节装置机构原理见下图。
技术性能
1.温度测量
①测量范围:0~150℃
②测量精度:±1%F.S
③传感器类型:PT100
④显示分辨率:0.5℃
2.温度控制
①给定精度:0.5℃
②控制精度:±4℃
③过渡时间:10S
3.技术参数
①最大进口空气压力:0.3MPa
②额定空气流量: 0.36kg/s
③冷却进水温: 0~35℃
④压缩空气压力: 0.4~1Mpa
② 采集精度:±0.05%F.S
③ 传感器形式:各种分度值的热电阻(推荐Pt100)
2.高温测量
① 测量范围:根据传感器量程设置
② 测量精度:±0.5% F.S
③ 传感器形式:各种分度值的热电偶(推荐K分度)
3.压力测量
① 测量范围:根据传感器量程设置
② 测量精度:±0.1-0.5%F.S(取决于传感器精度)
③ 传感器形式:各种压力变送器或远传压力表(远传压力表精度±2%F.S)
4.流量测量
① 测量范围:根据传感器量程设置
② 测量精度:取决于传感器精度,
③ 传感器形式:各种输出模拟信号(直流电压信号或电流信号)的流量计
5.其它项目测量
本模块能测量:
1 电压不超过10V 的直流电压信号。
2 电流不超过20mA 的直流电流信号。
3 电阻不超过2500 欧姆的电阻信号。
只要信号在上述范围内的各种传感器都可以接入模块进行测量。如空气湿度,排 气烟度、漏气量,天然气、空气、液化气流量或重量等等。
6.10 FC2023数据显示单元
FC2023数据显示单元由大屏幕液晶显示器和薄膜键盘组成。它的功能是显示CAN总线上其它节点的数据,并对其他节点进行设置。液晶显示器一屏可显示20个参数,有两屏,故可显示40个参数。每个参数可对应到任一模块的任意通道,并可随意修改,这种修改是通过面板上的薄膜键盘进行的。每个参数的名称和单位可任意设置和修改,既可由面板上的薄膜键盘修改,也可由通用计算机来修改。名称和单位可以是汉字,也可以是西文字符。任一参数可以设置报警,也可以禁止报警。报警时显示位置闪烁。显示单元设有一个报警输出继电器,任一参数报警并允许输出时,继电器动作。这个继电器可接至声光报警器等其他报警设备。
FC2023数据显示单元前面板
7 设备调试以及测试结果
任何人类活动,不管多么认真仔细地进行,总会有错误发生。进行设备测试的目的在于找出错误并修正系统中的错误,确保系统能够正确运行。
7.1调试前准备
设备在进行调试前应做好如下准备工作
■发动机:安装在基础平台上用联轴器与测功机连接并对中
■测功机:安装在基础平台上用联轴器与发动机连接并对中
■ 发动机冷却水水管:接至发动机进水口
■ 测功机冷却水管:接至测功机进水口
■ 测功机出水口:自测功机出水口接至循环水水池
■油门执行器安装支架:按图加工完毕
■低温传感器街头:按图加工完毕
■高温传感器街头:按图加工完毕
■机油压力传感器接头:从主轴道接至传感器,接头内罗纹按图加工完毕
■远传压力表接头:按图加工完毕
■穿线管或摇臂架:穿线管预埋在台架与控制室间,管径3时如测量参数较多需要多预埋几根线管
实验过程中,必须注意如下事项:
1、试验前要对试验台架、发动机、测功机、联轴节、各连接螺栓及运动部件进行检查,运动部件运动不得受阻碍,连接不允许有松动现象。
2、检查发动机燃油、机油、冷却水和测功机润滑油、冷却水等是否足正常;检查各仪器仪表如转速表、机油压力表、冷却水温表等是否安装正确。
3、起动、预热发动机,注意联轴节两旁不得站人,按先空车后小负荷运转数分钟,然后逐渐加至中等负荷(或较大负荷)预热发动机至冷却水出水温度达到80±5℃左右。
4、只有在发动机的热状态已经稳定以后,才能测定有关参数。热状态的确定是按冷却水出水或润滑油的温度来判断的,一般起动后预热需在空转中运转8~10分钟,变更发动机工况时需经2~3分钟运转,才能达到稳定的热状态。
5、在每种状态中最少进行两次重复测量。这样不仅确信在该状态下测量条件保持不变,也可以查明测量是否正确。
6、及时的将所有的原始数据记录下来,并绘出试验监督曲线,以判断实验过程所得出的关系是否正确。
7、为了获得确切的试验曲线关系,在每一曲线上需要有不少于五个均匀分布的试验点。因此,每一特性曲线至少应取五个试验工况。
8、试验时,除了进行必要的测量外,还要注意观察试验中的各种现象,如排气烟色,有无局部过热、振动和敲缸等,并将所有的不正常现象记录下来。
9、测功机处于加载状态时,无论发生什么情况都不能关闭励磁电源。特别是仪器使用在发动机控制的场合,一旦关闭励磁电源发动机负载将立即消失,严重时将导致发动机转速失控引起飞车事故。
10、试验后应逐渐减小发动机负荷至空车再运转数分钟后停车。
7.2测量及计算参数
7.2.1测量参数
1 转速n — 数字式转速表 [ r/min ]。
2 油耗 — 容积式油耗仪 — 测量消耗 100 [cm3 ] 油所用时间 t [s]。
3测力结构读数F— 测功器 [ N ]。
7.2.2 计算参数
1 有效扭矩Me
Me =F*L(N·M)
其中F—测力结构读数(N) L-测力机构力臂长(m)
2 有效功率Pe
Pe=(Me*n)/9550=(F*n)/K (kw)
其中Me—柴油机某工况的有效扭矩N·M n—柴油机转速(r/min)K—测功器常数 K=9550/L
3 燃油消耗量或供油量 Gf
1)容积法(一般用于汽油发动机)
Gf= 3.6·ΔV·ρf / Δt (kg/h)
其中ΔV—燃料消耗容积,cm3 ρf —燃油密度,汽油0.75 g/ cm3,柴油为0.83为g/ cm3 Δt—燃料消耗时间,s
充油
测量
充油
测量
4有效燃油消耗率ge
ge = 1000·Gf / Pe( g/(kW·h))
ge—燃油消耗率,g/(kW·h)Gf—燃油消耗量,kg/h Pe—有效功率,kw
7.4速度特性实验
7.4.1实验目的
?
?
? 掌握测取柴油机速度特性的实验方法。 掌握测取柴油机速度特性所用仪器设备的使用与操作。 根据试验结果,分析柴油机的性能。
7.4.2柴油机速度特性的实验原理
柴油机速度特性是当喷油泵齿条(或拉杆)位置一定时,柴油机性能参数随转速改变而变化的关系。当齿条(或拉杆)位置限制在标定功率位置时称为全负荷速度特性也称外特性,齿条(或拉杆)位置限制在部分位置时称为部分荷速度特性;一般情况下多做外特性。
节气门或油门开度固定不动,内燃机运转,油温、水温达正常值。调整测功器负荷, 使转速达到预定值, 测量计算Me、Pe、Gf和ge,在特性曲线图上标出该点。再调节测功器负荷,使转速达到第二个预定值, 再测量计算Me、Pe、Gf和ge,并在特性曲线图上标出该点? 将所有点用一条光滑曲线连接。
7.5负荷特性实验
7.5.1实验目的
?
?
?
? 掌握柴油机负荷特性试验方法。 熟悉所用设备、仪表。 学会数据采集与整理,绘制特性曲线。 根据数据分析柴油机的工作状况,判断柴油机性能。
7.5.2柴油机负荷特性的实验原理
保持柴油机转速不变,通过改变测功器负荷和调节供油拉杆(或调节调速手柄位置),测取各种工况下,油耗率、功率、排气温度及其它参数之间的关系。
柴油机运转,油温、水温达正常值。节气门或油门开度固定到第一个预定值,调整测功器负荷, 使转速达到预定值。测量计算Pe、Gf和ge,在特性曲线图上标出该点。再调节节气门或油门开度到第二个预定值,同时调节测功器负荷,使转速维持不变。再测量计算Pe、Gf和ge,并在特性曲线图上标出该点? 将所有点用一条光滑曲线连接。
7.6实验数据及数据处理表格
7.7实验结果分析
由于发动机实验室的建设尚未完成,故无法对系统设备的调试进行分析。但如果实验室建设完成后,我们可依据国家标准的规定或企业参考或其他渠道为合格的标准的实验数据表格与实验的数据进行对比分析,从而判断系统调试是否合格。
总结
通过本次设计,对发动机 、发动机台架试验、有限元技术、ANSYS软件和设计工作有了进一步的了解和认识。
对发动机台架实验室的整体设计有了初步的认识,诸如台架基础图,测功机,通风换气系统,冷却水系统,进、排气系统,燃料系统,隔振,降噪以及其他等等,掌握了发动机台架试验室的基本知识,以及设计的初步能力发动机台架试验可调支架作为发动机台架试验的一个不可缺少的组成部分,其作用是支承被检测的发动机。本次设计运用所学的机械设计等知识使设计的支架结构简单并达到了可调的目的。运用ANSYS软件对支架进行了强度的校核。通过对设计结果的分析和计算,基本满足设计的要求,完成了设计要求的工作内容。 通过对系统部件的了解以及组合后, 更加深对产品的使用能力特别是湘仪系列的产品。在本次设计的过程中,查阅了许多相关资料,不仅对相关的理论知识有了进一步的了解和学习,还提高了独立学习的和设计的能力。当然,在设计中难免有一些不足之处,我相信通过以后的工作和学习,会有更深层次的进步。
参考文献
[1]秦有方.车辆发动机原理.北京:国防工业出版社,1982.2-5
[2]黄建,严世榕,赵云.发动机台架试验用传动轴的选配与安装.郑州:中原工学院学报,2008.2
[3]罗新民.汽车发动机试验室的设计. 重庆重型汽车研究院. 测试技术
[4]刘闯.汽车发动机试验室整体设计.佳木斯大学机械工程学院.佳木斯大学学报(自然科学报).2007年03月第25卷第2期
[5]曾海鹏 .汽车发动机试验室的工艺设计 . 第二汽车制造厂.长春 .汽车技术.1991..7
[6]蒋受宝等.发动机台架试验冷却系统的设计.天津.小型内燃机与摩托车.2006.7
[7]郑勋.发动机台架试验的排气系共振及对噪声的影响.上海.内燃机工程.1991.4
[9]郑康华,赵龙庆.发动机台架试验系统排气消声坑的设计和试验.昆明:西南林学院学报.1989.2
[10]黄海燕.汽车发动机试验学教程.北京:清华出版社 2009.1
[11]GB-T19055-2003汽车行业标准汽车发动机可靠性试验方法
[12]JB/T 9773.1-1999 柴油机台架试验考核方法
[13]濮良贵,纪名刚.机械设计.第七版.北京:高等教育出版社,2001.13
[14]李人宪.有限元法基础.北京:国防工业出版社,2004.3-9
[15]宋勇.精通ANSYS7.0有限元分析.北京:清华出版社,2004.3
[16]黄纯颖.工程设计方法.北京:中国科学技术出版社,1989.80
[17] 钟廷志.新编常用金属材料手册.北京:人民邮电出版社,2008.5
[18] FC2000发动机自动测量控制系统使用说明书.长沙高新技术产业区湘仪动力测试仪器有限公司.
湖南(www.xydcweb.com)
[19]曹建明. 内燃机原理.长安大学汽车学院 . 中国汽车工程论坛(www.autotech8.com.cn/bbs)
[20]李良.关于汽车发动机试验设备的认识. 重庆工学院—重庆汽车学院 中国汽车工程论坛(www.autotech8.com.cn/bbs)
[21]陈上华.汽车发动机测试技术趋向智能化.中国电子报 .2005年6月24日 
浏览更多关于非标试验台 的内容

相关产品

地坪铁-跑合台地坪铁-测试台地坪铁
地坪铁,跑合台地坪铁,测试台地坪铁主要用于加载、跑合、扭转、疲劳寿命等试验工作时作为试验台底板使用,根据需要不同分为多种规格,T型槽分布也不相同,地坪铁,跑合台地坪铁,测试台地坪铁专业厂家-河北精工机床制造有限公司欢迎您!
试验铁底板-试验台铁底板-实验室试验铁底板
试验铁底板,试验台铁底板,实验室试验铁底板是各行业实验室在对设备做加载、跑和、扭转、疲劳寿命、振动等试验时用到的各种专业试验台的基础铁底板,是试验台的主体组成部分,试验铁底板,试验台铁底板,实验室试验铁底板质量的好坏直接影响需要试验的设备数据的准确性,专业的厂家、可靠的产品让您的试验系统准确无误。
试验平板-试验平台-电机试验台
试验平板,试验平台,电机试验台是采用高强度铸铁材质制作而成,运用人工刮研的技术保证了产品的精度。试验平台又称试验平板,上面可以有孔或T型槽,用来固定工件和清理加工时产生的铁屑,也可以设计成平面。试验平台(试验平板)主要用途是电机振动试验、动力机械振动试验、发动机振动试验、测功机振动试验、汽车发动机振动试验工作中作为基座平台使用。
T型槽大底板-试验台T型槽大底板
T型槽大底板又称试验台T型槽大底板,是汽车座椅强度性能综合试验台、变速箱加载试验台、掘进机加载试验台、采煤机加载试验台等试验台的基础工作台。T型槽大底板由优质铸铁HT250铸造而成,工作面硬度为HB170-210。
站内链接:
公司地址:河北省泊头市千里屯工业区138号 邮编:062159 电话:0317-4580211 传真:0317-4580227 联系人:郭经理 
手机:13803174233 QQ:282934405 官方网址:http://www.pingtai998.com 邮箱:pingtai998@163.com 
河北精工机床 2011(C)版权所有 并对网站所有内容保留解释权 冀ICP备12002310号-2www.miibeian.gov.cn