发动机机试验台架的设计共44页文档
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质量 c)台座和设备只计质量,不计弹性
如果螺旋弹簧的刚度小,固有频率远离激振
频率,可以避免台架基础的共振,但这会引起 台架振幅的增大;而刚度大,又容易引起共振。
在基础的设计过程中还应考虑水平方向的 移动,可以采用橡胶挡块。
振幅的计算方法查阅相关的资料: 《内燃机》2019年第五期,“弹簧隔振发动
2)弹簧的计算
初选旋绕比:
C D2 d
C=4~14推荐5~8 弹簧直径:
d 1.6
K—曲度系数,
P—最大载荷
中径: K4C10.615 4C4 C
D2 Cd
PK C
[τ]—许用扭应力
工作圈数:
G—弹簧材料的切变模量
F—变形量
总圈数:
δ—压缩后相邻弹簧圈间的间
隙, ≥0.1d
节距:
b≤3,b> 3应装导杆或套筒 自由高度:
根据总质量和激励力的变化频率选定空气弹簧的工作气压。 改变空气弹簧的刚度,达到隔振与减振的效果。空气弹簧 的横向刚度由其结构设计保证。
特点:弹簧高度可调,刚度可变,自振动 频率低,承载能力大,有良好的减震、缓 冲和高频隔振作用,侧向柔软性能优良
参考资料 《上海理工大学学报》2019年第2期 “空气
而产生振动和噪声。 因此,台架应采取隔振措施,即将台架基础与
地基基础隔开。隔振避免共振
振动-2
激振频率:激振体(内燃机、测功机)来计算
台架的固有频率:
fn
n 2
1
2
k m
ωn--固有圆频率 Σk--中间体刚度
Σm--台架基础上设备质量和基础质量总和
振动-3
共振和隔振特性
设系统激振频率feer, 固有频率fe
第三章 内燃机试验台架的设计
重点: 台架的隔振 测功器的种类与选用 联轴器选用与设计
•要求: 具备通用性、先进性、快速装拆和 组合
•分类(根据任务和设备的要求)
测试台架(开发试验台架)
耐久性测试台架 检查ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ验收台架
用途最广,实现内燃机运行工 况的灵活调节。测量:流量、 压力、温度、力、位移、速度、
1)水力测功器
(1)基本工作原理
组成:由转子和定子(外壳)两部 分组成。
工作原理:是利用转子在充满水
的定子中旋转所产生的摩擦阻
力来吸收发动机功率,同时通
过与可摆动的外壳相连的测力
机构测出转矩。
制动力矩:MK=Ttq =F*R
分类:柱销式、盘式和涡流室式 Pe=Ttq*n/9550
Pe= F*R*n/9550=k*F*n
纵向布置: 安全性提高,但不
利于观察
斜向布置: 具有两种方
式的优点
可以根据需要一个试验台架上装两台发动机。
第二节 内燃机台架基础和底座
1 台架振动
设计的重点是减振和隔振的设计。 (1)受迫振动(由于内燃机各缸周期性的惯性
力和力矩引起); (2)由于脉冲和地基引起的冲击; (3)从固体表面扩散出去的固体声的作用,因
废气
测功机可以采用较简单的形式。测量 值可以局限于测试的主要特征数据, 如转速、扭矩和用于调节和监控的量, 如温度和压力等。
根据用途来设计,可以是 比较简单的系统,也可以 是比较复杂的系统。
第一节 内燃机试验台架的布局
试验台架 控制室
横向布置:
获得最宽广的视野,有 利于观察台架及内燃 机的运行状态, 但人员 安全性受到影响。
这样,空气弹簧在有效的行程内,空气弹簧的 高度、内腔容积、承载能力随着振动载荷的递 增与减小发生了平稳的柔性传递、振幅与震动 载荷的高效控制。。
空气弹簧之间互相联通,从而保 持基础的平衡。
刚度与材料、形状、气压等有关。 其刚度随充气压力呈非线性变化,
囊内的工作气压在0.1~0.5MPa 时, 刚度为1000~9000N/cm。
柱销式 1 柱销 2转鼓 3 转轴 4 定子 5 轴承 6支架
7出水
特点:结构简单、可反 转、低速不稳定
圆盘式 1 转轴 2 圆盘 3 定子 4固定圆盘 5 轴承架 特点:结构简单、可反
转、工作稳;
涡流室式
1转子 2定子
3进水 4 出水
特点:工作稳定、低 速性能好、结构 复杂
水温不允许超70℃,适宜40~50 ℃,防止出现气泡
美国规定振幅为:0.003~0.01mm
日本要求隔振效率为94.7%。
现在使用的隔振措施:地面垫沙、橡胶垫、空气弹 簧、螺旋弹簧
2 空气弹簧设计
橡胶空气弹簧工作时,
内腔充入压 缩空气,形成
一个压缩空气气柱。随着振动载荷量的增加, 弹簧的高度降低,内腔容积减小,弹簧的刚度 增加,内腔空气柱的有效承载面积加大,此时 弹簧的承载能力增加。
机试验台架的隔振计算”
4 基础结构形式
基础:高质量混凝土(425号或525号), 底座开有T型槽的铸铁平台, T型槽间隔与测功
机的安装相符,水平度满足有求。
第三节 内燃机活动支架
第四节 测功器
1 测功器的基本工作原理 测功器的类型: 水力测功器 电涡流测功器 直流测功器 交流异步测功器 静液压单元测功器
2)电涡流测功器
组成:定子、转子
工作:转子转动磁通密 度变化,电磁感应定律, 产生感应电动势,阻止 磁通的变化,于是在集 流环上形成强烈的涡电 流,这个电涡流产生一 个相反的磁场,并由此 把制动效果加到转子上, 同时制动的能量转化为 冷却室里水的热量。
G d4F n
8P D 2 n1 n 2 t d F δ
n H 0 nt 2d
稳定性验算:
b H0 D
弹簧的失稳
3)振幅计算简介
基础数据 a)动力系统质量及质心位置 b)动力设备转速及所产生的干扰力(往复惯性力、
颠覆力矩、离心力等) c)被隔振设备的振幅允许值 假设 a)基础支承结构的刚度为无限大 b)减震器只考虑刚度和阻尼,刚度为常量,不考虑
频率比:λ=feer/fe 阻尼比D
放大系数=振幅B/静力 偏移B0
λ<1时,不能隔振;λ=1产生共振,当λ〉2 时,可以隔振,隔振效率取决于频率比λ。频率比 越高,隔振效果越好,同时也与阻尼系数有关,阻 尼系数增大,降低了隔振效果
振动-4
隔振效率
1
1
1 2
对台架的振幅和隔振效率有一定的要求
弹簧隔振器的动力特性研究” 应杏娟
3 螺旋弹簧设计
1)计算步骤
确定质心位置→计算每根弹簧受力→进行 优化计算 →内燃机转速及所产生的干扰力 → 计算振幅
要点:基础质心、弹簧数、弹簧的水平刚 度和垂直刚度
弹簧数量一般在台架两侧各有4~8组, 每组可以2~3根。
可以利用配重调整质心位置
弹簧
如果螺旋弹簧的刚度小,固有频率远离激振
频率,可以避免台架基础的共振,但这会引起 台架振幅的增大;而刚度大,又容易引起共振。
在基础的设计过程中还应考虑水平方向的 移动,可以采用橡胶挡块。
振幅的计算方法查阅相关的资料: 《内燃机》2019年第五期,“弹簧隔振发动
2)弹簧的计算
初选旋绕比:
C D2 d
C=4~14推荐5~8 弹簧直径:
d 1.6
K—曲度系数,
P—最大载荷
中径: K4C10.615 4C4 C
D2 Cd
PK C
[τ]—许用扭应力
工作圈数:
G—弹簧材料的切变模量
F—变形量
总圈数:
δ—压缩后相邻弹簧圈间的间
隙, ≥0.1d
节距:
b≤3,b> 3应装导杆或套筒 自由高度:
根据总质量和激励力的变化频率选定空气弹簧的工作气压。 改变空气弹簧的刚度,达到隔振与减振的效果。空气弹簧 的横向刚度由其结构设计保证。
特点:弹簧高度可调,刚度可变,自振动 频率低,承载能力大,有良好的减震、缓 冲和高频隔振作用,侧向柔软性能优良
参考资料 《上海理工大学学报》2019年第2期 “空气
而产生振动和噪声。 因此,台架应采取隔振措施,即将台架基础与
地基基础隔开。隔振避免共振
振动-2
激振频率:激振体(内燃机、测功机)来计算
台架的固有频率:
fn
n 2
1
2
k m
ωn--固有圆频率 Σk--中间体刚度
Σm--台架基础上设备质量和基础质量总和
振动-3
共振和隔振特性
设系统激振频率feer, 固有频率fe
第三章 内燃机试验台架的设计
重点: 台架的隔振 测功器的种类与选用 联轴器选用与设计
•要求: 具备通用性、先进性、快速装拆和 组合
•分类(根据任务和设备的要求)
测试台架(开发试验台架)
耐久性测试台架 检查ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ验收台架
用途最广,实现内燃机运行工 况的灵活调节。测量:流量、 压力、温度、力、位移、速度、
1)水力测功器
(1)基本工作原理
组成:由转子和定子(外壳)两部 分组成。
工作原理:是利用转子在充满水
的定子中旋转所产生的摩擦阻
力来吸收发动机功率,同时通
过与可摆动的外壳相连的测力
机构测出转矩。
制动力矩:MK=Ttq =F*R
分类:柱销式、盘式和涡流室式 Pe=Ttq*n/9550
Pe= F*R*n/9550=k*F*n
纵向布置: 安全性提高,但不
利于观察
斜向布置: 具有两种方
式的优点
可以根据需要一个试验台架上装两台发动机。
第二节 内燃机台架基础和底座
1 台架振动
设计的重点是减振和隔振的设计。 (1)受迫振动(由于内燃机各缸周期性的惯性
力和力矩引起); (2)由于脉冲和地基引起的冲击; (3)从固体表面扩散出去的固体声的作用,因
废气
测功机可以采用较简单的形式。测量 值可以局限于测试的主要特征数据, 如转速、扭矩和用于调节和监控的量, 如温度和压力等。
根据用途来设计,可以是 比较简单的系统,也可以 是比较复杂的系统。
第一节 内燃机试验台架的布局
试验台架 控制室
横向布置:
获得最宽广的视野,有 利于观察台架及内燃 机的运行状态, 但人员 安全性受到影响。
这样,空气弹簧在有效的行程内,空气弹簧的 高度、内腔容积、承载能力随着振动载荷的递 增与减小发生了平稳的柔性传递、振幅与震动 载荷的高效控制。。
空气弹簧之间互相联通,从而保 持基础的平衡。
刚度与材料、形状、气压等有关。 其刚度随充气压力呈非线性变化,
囊内的工作气压在0.1~0.5MPa 时, 刚度为1000~9000N/cm。
柱销式 1 柱销 2转鼓 3 转轴 4 定子 5 轴承 6支架
7出水
特点:结构简单、可反 转、低速不稳定
圆盘式 1 转轴 2 圆盘 3 定子 4固定圆盘 5 轴承架 特点:结构简单、可反
转、工作稳;
涡流室式
1转子 2定子
3进水 4 出水
特点:工作稳定、低 速性能好、结构 复杂
水温不允许超70℃,适宜40~50 ℃,防止出现气泡
美国规定振幅为:0.003~0.01mm
日本要求隔振效率为94.7%。
现在使用的隔振措施:地面垫沙、橡胶垫、空气弹 簧、螺旋弹簧
2 空气弹簧设计
橡胶空气弹簧工作时,
内腔充入压 缩空气,形成
一个压缩空气气柱。随着振动载荷量的增加, 弹簧的高度降低,内腔容积减小,弹簧的刚度 增加,内腔空气柱的有效承载面积加大,此时 弹簧的承载能力增加。
机试验台架的隔振计算”
4 基础结构形式
基础:高质量混凝土(425号或525号), 底座开有T型槽的铸铁平台, T型槽间隔与测功
机的安装相符,水平度满足有求。
第三节 内燃机活动支架
第四节 测功器
1 测功器的基本工作原理 测功器的类型: 水力测功器 电涡流测功器 直流测功器 交流异步测功器 静液压单元测功器
2)电涡流测功器
组成:定子、转子
工作:转子转动磁通密 度变化,电磁感应定律, 产生感应电动势,阻止 磁通的变化,于是在集 流环上形成强烈的涡电 流,这个电涡流产生一 个相反的磁场,并由此 把制动效果加到转子上, 同时制动的能量转化为 冷却室里水的热量。
G d4F n
8P D 2 n1 n 2 t d F δ
n H 0 nt 2d
稳定性验算:
b H0 D
弹簧的失稳
3)振幅计算简介
基础数据 a)动力系统质量及质心位置 b)动力设备转速及所产生的干扰力(往复惯性力、
颠覆力矩、离心力等) c)被隔振设备的振幅允许值 假设 a)基础支承结构的刚度为无限大 b)减震器只考虑刚度和阻尼,刚度为常量,不考虑
频率比:λ=feer/fe 阻尼比D
放大系数=振幅B/静力 偏移B0
λ<1时,不能隔振;λ=1产生共振,当λ〉2 时,可以隔振,隔振效率取决于频率比λ。频率比 越高,隔振效果越好,同时也与阻尼系数有关,阻 尼系数增大,降低了隔振效果
振动-4
隔振效率
1
1
1 2
对台架的振幅和隔振效率有一定的要求
弹簧隔振器的动力特性研究” 应杏娟
3 螺旋弹簧设计
1)计算步骤
确定质心位置→计算每根弹簧受力→进行 优化计算 →内燃机转速及所产生的干扰力 → 计算振幅
要点:基础质心、弹簧数、弹簧的水平刚 度和垂直刚度
弹簧数量一般在台架两侧各有4~8组, 每组可以2~3根。
可以利用配重调整质心位置
弹簧