發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架的設(shè)計(jì).ppt

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臺(tái)架試驗(yàn)室規(guī)劃,試驗(yàn)室的布置（平面、立體）供電冷卻水（測(cè)功器、發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻等）通風(fēng)內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)排氣消聲與隔振燃油供給考慮以上設(shè)備的布置形式、連接方式,重點(diǎn)：臺(tái)架的隔振測(cè)功器的種類與選用聯(lián)軸器選用與設(shè)計(jì),第三章內(nèi)燃機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架的設(shè)計(jì),要求：具備通用性、先進(jìn)性、快速裝拆和組合,分類（根據(jù)任務(wù)和設(shè)備的要求）,測(cè)試臺(tái)架(開(kāi)發(fā)試驗(yàn)臺(tái)架)耐久性測(cè)試臺(tái)架檢查與驗(yàn)收臺(tái)架,用途最廣，實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行工況的靈活調(diào)節(jié)。測(cè)量：流量、壓力、溫度、力、位移、速度、廢氣,測(cè)功機(jī)可以采用較簡(jiǎn)單的形式。測(cè)量值可以局限于測(cè)試的主要特征數(shù)據(jù)，如轉(zhuǎn)速、扭矩和用于調(diào)節(jié)和監(jiān)控的量，如溫度和壓力等。,根據(jù)用途來(lái)設(shè)計(jì),可以是比較簡(jiǎn)單的系統(tǒng),也可以是比較復(fù)雜的系統(tǒng)。,,,第一節(jié)內(nèi)燃機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架的布局,可以根據(jù)需要一個(gè)試驗(yàn)臺(tái)架上裝兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)。,,,橫向布置：獲得最寬廣的視野，有利于觀察臺(tái)架及內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài),但人員安全性受到影響。,縱向布置：安全性提高，但不利于觀察,控制室,試驗(yàn)臺(tái)架,斜向布置：具有兩種方式的優(yōu)點(diǎn),,,第二節(jié)內(nèi)燃機(jī)臺(tái)架基礎(chǔ)和底座,1臺(tái)架振動(dòng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是減振和隔振的設(shè)計(jì)。(1)受迫振動(dòng)(由于內(nèi)燃機(jī)各缸周期性的慣性力和力矩引起);(2)由于脈沖和地基引起的沖擊;(3)從固體表面擴(kuò)散出去的固體聲的作用,因而產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。因此,臺(tái)架應(yīng)采取隔振措施,即將臺(tái)架基礎(chǔ)與地基基礎(chǔ)隔開(kāi)。隔振避免共振,振動(dòng)-2,激振頻率:激振體(內(nèi)燃機(jī)、測(cè)功機(jī)）來(lái)計(jì)算臺(tái)架的固有頻率：ωn--固有圓頻率Σk--中間體剛度Σm--臺(tái)架基礎(chǔ)上設(shè)備質(zhì)量和基礎(chǔ)質(zhì)量總和,振動(dòng)-3,設(shè)系統(tǒng)激振頻率feer，固有頻率fe頻率比：λ=feer/fe阻尼比D放大系數(shù)=振幅B/靜力偏移B0,λ<1時(shí)，不能隔振；λ=1產(chǎn)生共振，當(dāng)λ〉時(shí)，可以隔振，隔振效率取決于頻率比λ。頻率比越高，隔振效果越好，同時(shí)也與阻尼系數(shù)有關(guān)，阻尼系數(shù)增大，降低了隔振效果,共振和隔振特性,振動(dòng)-4,隔振效率,對(duì)臺(tái)架的振幅和隔振效率有一定的要求美國(guó)規(guī)定振幅為：0.003～0.01mm日本要求隔振效率為94.7%。現(xiàn)在使用的隔振措施：地面墊沙、橡膠墊、空氣彈簧、螺旋彈簧,橡膠空氣彈簧工作時(shí)，內(nèi)腔充入壓縮空氣，形成一個(gè)壓縮空氣氣柱。隨著振動(dòng)載荷量的增加，彈簧的高度降低，內(nèi)腔容積減小，彈簧的剛度增加，內(nèi)腔空氣柱的有效承載面積加大，此時(shí)彈簧的承載能力增加。這樣，空氣彈簧在有效的行程內(nèi)，空氣彈簧的高度、內(nèi)腔容積、承載能力隨著振動(dòng)載荷的遞增與減小發(fā)生了平穩(wěn)的柔性傳遞、振幅與震動(dòng)載荷的高效控制。。,2空氣彈簧設(shè)計(jì),空氣彈簧之間互相聯(lián)通,從而保持基礎(chǔ)的平衡。剛度與材料、形狀、氣壓等有關(guān)。其剛度隨充氣壓力呈非線性變化，囊內(nèi)的工作氣壓在0.1～0.5MPa時(shí),剛度為1000～9000N/cm。,根據(jù)總質(zhì)量和激勵(lì)力的變化頻率選定空氣彈簧的工作氣壓。改變空氣彈簧的剛度，達(dá)到隔振與減振的效果?？諝鈴椈傻臋M向剛度由其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保證。,特點(diǎn)：彈簧高度可調(diào)，剛度可變，自振動(dòng)頻率低，承載能力大，有良好的減震、緩沖和高頻隔振作用，側(cè)向柔軟性能優(yōu)良參考資料《上海理工大學(xué)學(xué)報(bào)》2006年第2期“空氣彈簧隔振器的動(dòng)力特性研究”應(yīng)杏娟,3螺旋彈簧設(shè)計(jì),１）計(jì)算步驟,確定質(zhì)心位置→計(jì)算每根彈簧受力→進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算→內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速及所產(chǎn)生的干擾力→計(jì)算振幅要點(diǎn)：基礎(chǔ)質(zhì)心、彈簧數(shù)、彈簧的水平剛度和垂直剛度彈簧數(shù)量一般在臺(tái)架兩側(cè)各有４～８組，每組可以２～３根?？梢岳门渲卣{(diào)整質(zhì)心位置,彈簧,Ｃ＝４～１４推薦５～８K—曲度系數(shù)，P—最大載荷[τ]—許用扭應(yīng)力G—彈簧材料的切變模量F—變形量δ—壓縮后相鄰彈簧圈間的間隙,≥0.1db≤3,b＞3應(yīng)裝導(dǎo)桿或套筒,２）彈簧的計(jì)算,彈簧的失穩(wěn),３）振幅計(jì)算簡(jiǎn)介,基礎(chǔ)數(shù)據(jù)a）動(dòng)力系統(tǒng)質(zhì)量及質(zhì)心位置b）動(dòng)力設(shè)備轉(zhuǎn)速及所產(chǎn)生的干擾力（往復(fù)慣性力、顛覆力矩、離心力等）c）被隔振設(shè)備的振幅允許值假設(shè)a）基礎(chǔ)支承結(jié)構(gòu)的剛度為無(wú)限大b）減震器只考慮剛度和阻尼，剛度為常量，不考慮質(zhì)量c）臺(tái)座和設(shè)備只計(jì)質(zhì)量，不計(jì)彈性,如果螺旋彈簧的剛度小,固有頻率遠(yuǎn)離激振頻率,可以避免臺(tái)架基礎(chǔ)的共振，但這會(huì)引起臺(tái)架振幅的增大；而剛度大,又容易引起共振。在基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)過(guò)程中還應(yīng)考慮水平方向的移動(dòng),可以采用橡膠擋塊。,振幅的計(jì)算方法查閱相關(guān)的資料：《內(nèi)燃機(jī)》2004年第五期，“彈簧隔振發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架的隔振計(jì)算”,4基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式,基礎(chǔ)：高質(zhì)量混凝土（425號(hào)或525號(hào)），底座開(kāi)有T型槽的鑄鐵平臺(tái)，T型槽間隔與測(cè)功機(jī)的安裝相符，水平度滿足有求。,,第三節(jié)內(nèi)燃機(jī)活動(dòng)支架,第四節(jié)測(cè)功器,1測(cè)功器的基本工作原理測(cè)功器的類型：水力測(cè)功器電渦流測(cè)功器直流測(cè)功器交流異步測(cè)功器靜液壓?jiǎn)卧獪y(cè)功器,1）水力測(cè)功器,(1)基本工作原理組成：由轉(zhuǎn)子和定子(外殼)兩部分組成。工作原理：是利用轉(zhuǎn)子在充滿水的定子中旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的摩擦阻力來(lái)吸收發(fā)動(dòng)機(jī)功率，同時(shí)通過(guò)與可擺動(dòng)的外殼相連的測(cè)力機(jī)構(gòu)測(cè)出轉(zhuǎn)矩。分類：柱銷(xiāo)式、盤(pán)式和渦流室式,制動(dòng)力矩：MK=Ttq=F*RPe=Ttq*n/9550Pe=F*R*n/9550=k*F*n,柱銷(xiāo)式1柱銷(xiāo)2轉(zhuǎn)鼓3轉(zhuǎn)軸4定子5軸承6支架7出水特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可反轉(zhuǎn)、低速不穩(wěn)定,圓盤(pán)式1轉(zhuǎn)軸2圓盤(pán)3定子4固定圓盤(pán)5軸承架特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可反轉(zhuǎn)、工作穩(wěn)；,渦流室式1轉(zhuǎn)子2定子3進(jìn)水4出水特點(diǎn)：工作穩(wěn)定、低速性能好、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,水溫不允許超70℃，適宜40~50℃，防止出現(xiàn)氣泡,2）電渦流測(cè)功器,組成：定子、轉(zhuǎn)子工作：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)磁通密度變化，電磁感應(yīng)定律，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，阻止磁通的變化，于是在集流環(huán)上形成強(qiáng)烈的渦電流，這個(gè)電渦流產(chǎn)生一個(gè)相反的磁場(chǎng),并由此把制動(dòng)效果加到轉(zhuǎn)子上，同時(shí)制動(dòng)的能量轉(zhuǎn)化為冷卻室里水的熱量。,1定子2轉(zhuǎn)子（感應(yīng)子）3渦流環(huán)4定子5激磁線圈6，7軸承,測(cè)功機(jī)調(diào)節(jié)性能,水力測(cè)功機(jī)-水門(mén)恒位置，電渦流測(cè)功機(jī)-恒電流調(diào)節(jié)，M-n?！稗D(zhuǎn)速恒定”調(diào)節(jié)形式：通過(guò)調(diào)節(jié)測(cè)功器的扭矩來(lái)保持轉(zhuǎn)速不變?！捌椒教匦跃€調(diào)節(jié)”調(diào)節(jié)形式：測(cè)功器可在平方(Me-n2)的特性線情況下運(yùn)動(dòng)。測(cè)功器的扭矩接近于在道路上汽車(chē)的空氣阻力，扭矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比?！芭ぞ睾愣ā闭{(diào)節(jié)形式：測(cè)功器的扭矩不變，轉(zhuǎn)速可調(diào)?！巴獠空{(diào)節(jié)”調(diào)節(jié)形式：通過(guò)外設(shè)的接口來(lái)操作。,3）直流電力測(cè)功器,可作發(fā)電機(jī)用或電動(dòng)機(jī)用,力矩與定子的磁場(chǎng)強(qiáng)度和電樞的電流成正比,也即與磁場(chǎng)強(qiáng)度的平方成正比,與負(fù)載電阻成反比,可以通過(guò)可以自由擺動(dòng)的定子進(jìn)行力矩測(cè)量。,2測(cè)功器的比較及應(yīng)用場(chǎng)合,水力測(cè)功器可應(yīng)用(1)內(nèi)燃機(jī)出廠檢驗(yàn)(2)內(nèi)燃機(jī)的耐久性試驗(yàn);(3)新的和已修復(fù)的內(nèi)燃機(jī)修復(fù)后的運(yùn)行電渦流測(cè)功器具有低慣量、高精度、高穩(wěn)定、控制的自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。(1)各種型式內(nèi)燃機(jī)的開(kāi)發(fā)與試驗(yàn);(2)高速內(nèi)燃機(jī)質(zhì)量監(jiān)控、在線試驗(yàn)和疲勞試驗(yàn);(3)噴油泵、點(diǎn)火裝置、調(diào)節(jié)器、活塞和密封等零部件試驗(yàn)(4)內(nèi)燃機(jī)燃油試驗(yàn)和潤(rùn)滑油試驗(yàn);(5)汽車(chē)風(fēng)阻、變速箱、后輪軸等模擬試驗(yàn),,,電力測(cè)功器具有電渦流的功能還可用于：(1)摩擦功率(倒拖)測(cè)量;(2)噪聲試驗(yàn)研究;(3)在瞬態(tài)試驗(yàn)臺(tái)架上進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)、零部件的試驗(yàn);(4)配上相應(yīng)的軟件,在高動(dòng)態(tài)試驗(yàn)臺(tái)架上進(jìn)行變速箱、傳動(dòng)系、動(dòng)力系的性能測(cè)試,整套行駛程序如經(jīng)濟(jì)性行駛模態(tài)、廢氣排放測(cè)試等。,3測(cè)功器的選配,下面幾個(gè)方面考慮：1）設(shè)計(jì)功率試驗(yàn)室所承擔(dān)的任務(wù)。主要包括：功率、轉(zhuǎn)速、扭矩；內(nèi)燃機(jī)的功率通常為測(cè)功機(jī)75～80%，國(guó)外短期內(nèi)可以超載。2）試驗(yàn)臺(tái)架的用途出廠試驗(yàn)：水力；一般科研用電渦流；瞬態(tài)和高動(dòng)態(tài)用電力,3）測(cè)功器轉(zhuǎn)速和扭矩特性的選擇,OA-最大吸收能力線（滿水線、最大激磁電流、最大激磁電流和最小負(fù)載電阻）AB-最大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)，所能吸收的功率BC-最大功率線（水力和電渦流與溫度有關(guān)；電力測(cè)功器與電樞電流有關(guān)）CD-最高轉(zhuǎn)速線，與強(qiáng)度有關(guān)DO-空載線，（無(wú)水、無(wú)激磁電流）,要考慮功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩,4）測(cè)動(dòng)器的響應(yīng)速度及動(dòng)態(tài)特性,測(cè)功器的響應(yīng)速度為包含了控制和執(zhí)行部分以及電路的信號(hào)處理部分的總的響應(yīng)速度,就目前的技術(shù)水平而言后者所占用的時(shí)間極短。主要考慮測(cè)功器機(jī)械部分的響應(yīng)速度。,5）價(jià)格-性能比,電力測(cè)功機(jī)一次投資大，但性能優(yōu)，可進(jìn)行倒拖、轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)、能量回收,