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臺架試驗室規(guī)劃,試驗室的布置（平面、立體）供電冷卻水（測功器、發(fā)動機的冷卻等）通風(fēng)內(nèi)燃機的進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：臺架的隔振測功器的種類與選用聯(lián)軸器選用與設(shè)計,第三章內(nèi)燃機試驗臺架的設(shè)計,要求：具備通用性、先進性、快速裝拆和組合,分類（根據(jù)任務(wù)和設(shè)備的要求）,測試臺架(開發(fā)試驗臺架)耐久性測試臺架檢查與驗收臺架,用途最廣，實現(xiàn)內(nèi)燃機運行工況的靈活調(diào)節(jié)。測量：流量、壓力、溫度、力、位移、速度、廢氣,測功機可以采用較簡單的形式。測量值可以局限于測試的主要特征數(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)用途來設(shè)計,可以是比較簡單的系統(tǒng),也可以是比較復(fù)雜的系統(tǒng)。,,,第一節(jié)內(nèi)燃機試驗臺架的布局,可以根據(jù)需要一個試驗臺架上裝兩臺發(fā)動機。,,,橫向布置：獲得最寬廣的視野，有利于觀察臺架及內(nèi)燃機的運行狀態(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,試驗臺架,斜向布置：具有兩種方式的優(yōu)點,,,第二節(jié)內(nèi)燃機臺架基礎(chǔ)和底座,1臺架振動設(shè)計的重點是減振和隔振的設(shè)計。(1)受迫振動(由于內(nèi)燃機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)從固體表面擴散出去的固體聲的作用,因而產(chǎn)生振動和噪聲。因此,臺架應(yīng)采取隔振措施,即將臺架基礎(chǔ)與地基基礎(chǔ)隔開。隔振避免共振,振動-2,激振頻率:激振體(內(nèi)燃機、測功機）來計算臺架的固有頻率：ωn--固有圓頻率Σk--中間體剛度Σm--臺架基礎(chǔ)上設(shè)備質(zhì)量和基礎(chǔ)質(zhì)量總和,振動-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，不能隔振；λ=1產(chǎn)生共振，當(dāng)λ〉時，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-4,隔振效率,對臺架的振幅和隔振效率有一定的要求美國規(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，內(nèi)腔充入壓縮空氣，形成一個壓縮空氣氣柱。隨著振動載荷量的增加，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、振幅與震動載荷的高效控制。。,2空氣彈簧設(shè)計,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,剛度為1000～9000N/cm。,根據(jù)總質(zhì)量和激勵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，達到隔振與減振的效果。空氣彈簧的橫向剛度由其結(jié)構(gòu)設(shè)計保證。,特點：彈簧高度可調(diào)，剛度可變，自振動頻率低，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》2006年第2期“空氣彈簧隔振器的動力特性研究”應(yīng)杏娟,3螺旋彈簧設(shè)計,１）計算步驟,確定質(zhì)心位置→計算每根彈簧受力→進行優(yōu)化計算→內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速及所產(chǎn)生的干擾力→計算振幅要點：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）彈簧的計算,彈簧的失穩(wěn),３）振幅計算簡介,基礎(chǔ)數(shù)據(jù)a）動力系統(tǒng)質(zhì)量及質(zhì)心位置b）動力設(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）臺座和設(shè)備只計質(zhì)量，不計彈性,如果螺旋彈簧的剛度小,固有頻率遠離激振頻率,可以避免臺架基礎(chǔ)的共振，但這會引起臺架振幅的增大；而剛度大,又容易引起共振。在基礎(chǔ)的設(shè)計過程中還應(yīng)考慮水平方向的移動,可以采用橡膠擋塊。,振幅的計算方法查閱相關(guān)的資料：《內(nèi)燃機》2004年第五期，“彈簧隔振發(fā)動機試驗臺架的隔振計算”,4基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式,基礎(chǔ)：高質(zhì)量混凝土（425號或525號），底座開有T型槽的鑄鐵平臺，T型槽間隔與測功機的安裝相符，水平度滿足有求。,,第三節(jié)內(nèi)燃機活動支架,第四節(jié)測功器,1測功器的基本工作原理測功器的類型：水力測功器電渦流測功器直流測功器交流異步測功器靜液壓單元測功器,1）水力測功器,(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)生的摩擦阻力來吸收發(fā)動機功率，同時通過與可擺動的外殼相連的測力機構(gòu)測出轉(zhuǎn)矩。分類：柱銷式、盤式和渦流室式,制動力矩：MK=Ttq=F*RPe=Ttq*n/9550Pe=F*R*n/9550=k*F*n,柱銷式1柱銷2轉(zhuǎn)鼓3轉(zhuǎn)軸4定子5軸承6支架7出水特點：結(jié)構(gòu)簡單、可反轉(zhuǎn)、低速不穩(wěn)定,圓盤式1轉(zhuǎn)軸2圓盤3定子4固定圓盤5軸承架特點：結(jié)構(gòu)簡單、可反轉(zhuǎn)、工作穩(wěn)；,渦流室式1轉(zhuǎn)子2定子3進水4出水特點：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）電渦流測功器,組成：定子、轉(zhuǎn)子工作：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動磁通密度變化，電磁感應(yīng)定律，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，阻止磁通的變化，于是在集流環(huán)上形成強烈的渦電流，這個電渦流產(chǎn)生一個相反的磁場,并由此把制動效果加到轉(zhuǎn)子上，同時制動的能量轉(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,測功機調(diào)節(jié)性能,水力測功機-水門恒位置，電渦流測功機-恒電流調(diào)節(jié)，M-n?！稗D(zhuǎn)速恒定”調(diào)節(jié)形式：通過調(diào)節(jié)測功器的扭矩來保持轉(zhuǎn)速不變?！捌椒教匦跃€調(diào)節(jié)”調(diào)節(jié)形式：測功器可在平方(Me-n2)的特性線情況下運動。測功器的扭矩接近于在道路上汽車的空氣阻力，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：通過外設(shè)的接口來操作。,3）直流電力測功器,可作發(fā)電機用或電動機用,力矩與定子的磁場強度和電樞的電流成正比,也即與磁場強度的平方成正比,與負載電阻成反比,可以通過可以自由擺動的定子進行力矩測量。,2測功器的比較及應(yīng)用場合,水力測功器可應(yīng)用(1)內(nèi)燃機出廠檢驗(2)內(nèi)燃機的耐久性試驗;(3)新的和已修復(fù)的內(nèi)燃機修復(fù)后的運行電渦流測功器具有低慣量、高精度、高穩(wěn)定、控制的自動化等優(yōu)點。(1)各種型式內(nèi)燃機的開發(fā)與試驗;(2)高速內(nèi)燃機質(zhì)量監(jiān)控、在線試驗和疲勞試驗;(3)噴油泵、點火裝置、調(diào)節(jié)器、活塞和密封等零部件試驗(4)內(nèi)燃機燃油試驗和潤滑油試驗;(5)汽車風(fēng)阻、變速箱、后輪軸等模擬試驗,,,電力測功器具有電渦流的功能還可用于：(1)摩擦功率(倒拖)測量;(2)噪聲試驗研究;(3)在瞬態(tài)試驗臺架上進行內(nèi)燃機、零部件的試驗;(4)配上相應(yīng)的軟件,在高動態(tài)試驗臺架上進行變速箱、傳動系、動力系的性能測試,整套行駛程序如經(jīng)濟性行駛模態(tài)、廢氣排放測試等。,3測功器的選配,下面幾個方面考慮：1）設(shè)計功率試驗室所承擔(dān)的任務(wù)。主要包括：功率、轉(zhuǎn)速、扭矩；內(nèi)燃機的功率通常為測功機75～80%，國外短期內(nèi)可以超載。2）試驗臺架的用途出廠試驗：水力；一般科研用電渦流；瞬態(tài)和高動態(tài)用電力,3）測功器轉(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載電阻）AB-最大制動轉(zhuǎn)矩時，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)；電力測功器與電樞電流有關(guān)）CD-最高轉(zhuǎn)速線，與強度有關(guān)DO-空載線，（無水、無激磁電流）,要考慮功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩,4）測動器的響應(yīng)速度及動態(tài)特性,測功器的響應(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間極短。主要考慮測功器機械部分的響應(yīng)速度。,5）價格-性能比,電力測功機一次投資大，但性能優(yōu)，可進行倒拖、轉(zhuǎn)動系統(tǒng)試驗、能量回收,