發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)鏈疲勞及噪聲檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)

于超

江蘇石油勘探局運(yùn)輸處 225261

1 前言

近年來(lái)，新型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用了正時(shí)鏈。汽車正時(shí)鏈（節(jié)距P=6.35、8.0、9.525 m m）按結(jié)構(gòu)可分為套筒鏈、滾子鏈和齒形鏈。本文設(shè)計(jì)該實(shí)驗(yàn)臺(tái)以求檢測(cè)正時(shí)鏈在張緊力、拉力以及轉(zhuǎn)速變化時(shí)的疲勞和噪聲特性，以輔助現(xiàn)階段的發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)鏈研究。

2 原理

圖（1）：試驗(yàn)機(jī)示意圖

試驗(yàn)機(jī)原理如圖（1）所示，動(dòng)力由Y C T D100-4 A/B型調(diào)速電機(jī)提供，通過(guò)高速帶傳動(dòng)帶動(dòng)主動(dòng)軸。主動(dòng)軸靠鏈傳動(dòng)帶動(dòng)從動(dòng)軸，主從動(dòng)軸兩端均有鏈輪，兩側(cè)都可安裝正時(shí)鏈條，一側(cè)鏈條作為待測(cè)鏈條，另一側(cè)則作為陪試鏈條。這樣，這一對(duì)鏈條構(gòu)成了封閉力流，可大幅度節(jié)省功率。主動(dòng)軸依靠軸承座用螺栓固定在機(jī)架上，從動(dòng)軸軸承座則利用滑槽機(jī)構(gòu)可上下移動(dòng)，上端由鋼絲繩牽引。鋼絲繩繞過(guò)機(jī)架以后接了彈簧與阻尼器并聯(lián)的減震系統(tǒng)，再由下端掛鉤懸掛一定重量的重物來(lái)加載，從而實(shí)現(xiàn)由調(diào)速電機(jī)調(diào)節(jié)正時(shí)鏈速度，鋼絲繩掛鉤來(lái)調(diào)節(jié)張力，進(jìn)而考察其疲勞及噪聲特性。圖中兩側(cè)各有一個(gè)鏈條罩，上端是噴油嘴，用來(lái)連接一個(gè)機(jī)油泵以保證實(shí)驗(yàn)時(shí)鏈條的潤(rùn)滑，噴出的機(jī)油流到下端鏈條罩出口再返回油箱，可用來(lái)模擬發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)鏈的潤(rùn)滑環(huán)境。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 高速帶的設(shè)計(jì)計(jì)算

由于發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)鏈轉(zhuǎn)速很高，所以我們采用高速帶傳動(dòng)，選用聚氨酯高速帶，小帶輪直徑為d1=50 mm，大帶輪直徑d2=i*d1(1-ξ)=270 m m，計(jì)算帶長(zhǎng)為1600 m m，帶厚2.5 mm，帶寬38 mm。

3.2 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算

3.3 軸承及其他

軸承壽命計(jì)算為39437.75小時(shí)，合乎要求，鍵及其他強(qiáng)度條件均合格，機(jī)架焊接而成，選用材料Q235，為保證強(qiáng)度，如圖（1）中所示，加兩塊肋板，軸承座鑄造而成，選用材料H T200。圖（2）為試驗(yàn)機(jī)圖，圖中最左邊為電動(dòng)機(jī)，右邊為主動(dòng)軸和從動(dòng)軸。

圖（2）

4 疲勞及噪聲試驗(yàn)

4.1 噪聲試驗(yàn)

測(cè)量噪聲時(shí)，將機(jī)體密封起來(lái)，只留待測(cè)鏈條在外面，以防止機(jī)體的噪聲對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。測(cè)量?jī)x器采用便攜式AWA6290 A型二通道噪聲實(shí)時(shí)分析儀，采樣速率：100 k Hz；測(cè)量范圍：30-130 d B。為了較精確地描述鏈條噪聲與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，我們對(duì)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了標(biāo)定，標(biāo)定采用的儀器是SEG-441 C型轉(zhuǎn)速表，鏈條選用雙獅06BT-1，所得到的關(guān)系曲線如圖（3）所示。

圖（3）

經(jīng)多次試驗(yàn)和采集數(shù)據(jù)，對(duì)上述鏈條進(jìn)行的噪聲分析結(jié)果顯示，在鏈條的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中噪聲呈現(xiàn)如下規(guī)律性特點(diǎn)：在同一轉(zhuǎn)速下，噪聲呈現(xiàn)周期性的變化，被測(cè)鏈傳動(dòng)的噪聲隨著轉(zhuǎn)速增加而呈現(xiàn)明顯增大的趨勢(shì)，隨著鏈輪轉(zhuǎn)速的提高，不同頻率的噪聲都會(huì)明顯增大，但低頻噪聲增大更為顯著。

4.2 疲勞試驗(yàn)

試驗(yàn)采用湖州雙獅06BT1鏈條，在試驗(yàn)機(jī)上試驗(yàn)500小時(shí)，規(guī)范如下：主動(dòng)鏈輪齒數(shù)為19，從動(dòng)鏈輪齒數(shù)為38，鏈長(zhǎng)為80節(jié)，功率為8.0 kW，主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速為6000 r/min。湖州雙獅06 BT-1試驗(yàn)鏈06BT-1鏈條在試驗(yàn)500 h后，其總的磨損伸長(zhǎng)率為ε=0.1616%，小于規(guī)定的磨損伸長(zhǎng)率ε=0.2%，并且鏈條在前100小時(shí)的磨損伸長(zhǎng)率約為整個(gè)磨損伸長(zhǎng)率的30%。分析認(rèn)為：這是由于套筒零件過(guò)盈壓入內(nèi)鏈板孔后，套筒內(nèi)徑產(chǎn)生的頸縮和整鏈的框架歪斜以及銷軸、套筒零件制造過(guò)程中產(chǎn)生的毛刺等原因所致。500 h試驗(yàn)結(jié)束后，該鏈條無(wú)零件損壞，鏈條亦無(wú)死節(jié)、異常等失效現(xiàn)象。試驗(yàn)結(jié)果表明，該鏈條具有較高的耐磨性能和較高的多沖疲勞抗力。通過(guò)掃描電鏡對(duì)上述幾種試驗(yàn)鏈條的微觀形貌進(jìn)行觀察，其磨損形貌部分圖片如下，自上而下分別為銷軸、套筒、滾子。

5 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)鏈噪聲及疲勞試驗(yàn)機(jī)，采用封閉力流原理，大大節(jié)省了功率。本試驗(yàn)機(jī)可作為鏈條研究使用，為改進(jìn)鏈條耐磨性能以及尋求減弱鏈條噪聲途徑提供了試驗(yàn)支持，具有廣闊的應(yīng)用前景。

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