发动机正时链疲劳及噪声检测试验台设计

2013-01-24于超

河北农机 2013年3期

于超

江苏石油勘探局运输处 225261

1 前言

近年来，新型汽车发动机越来越广泛地应用了正时链。汽车正时链（节距P=6.35、8.0、9.525 m m）按结构可分为套筒链、滚子链和齿形链。本文设计该实验台以求检测正时链在张紧力、拉力以及转速变化时的疲劳和噪声特性，以辅助现阶段的发动机正时链研究。

2 原理

图（1）：试验机示意图

试验机原理如图（1）所示，动力由Y C T D100-4 A/B型调速电机提供，通过高速带传动带动主动轴。主动轴靠链传动带动从动轴，主从动轴两端均有链轮，两侧都可安装正时链条，一侧链条作为待测链条，另一侧则作为陪试链条。这样，这一对链条构成了封闭力流，可大幅度节省功率。主动轴依靠轴承座用螺栓固定在机架上，从动轴轴承座则利用滑槽机构可上下移动，上端由钢丝绳牵引。钢丝绳绕过机架以后接了弹簧与阻尼器并联的减震系统，再由下端挂钩悬挂一定重量的重物来加载，从而实现由调速电机调节正时链速度，钢丝绳挂钩来调节张力，进而考察其疲劳及噪声特性。图中两侧各有一个链条罩，上端是喷油嘴，用来连接一个机油泵以保证实验时链条的润滑，喷出的机油流到下端链条罩出口再返回油箱，可用来模拟发动机正时链的润滑环境。

3 结构设计

3.1 高速带的设计计算

由于发动机正时链转速很高，所以我们采用高速带传动，选用聚氨酯高速带，小带轮直径为d1=50 mm，大带轮直径d2=i*d1(1-ξ)=270 m m，计算带长为1600 m m，带厚2.5 mm，带宽38 mm。

3.2 轴的设计计算

3.3 轴承及其他

轴承寿命计算为39437.75小时，合乎要求，键及其他强度条件均合格，机架焊接而成，选用材料Q235，为保证强度，如图（1）中所示，加两块肋板，轴承座铸造而成，选用材料H T200。图（2）为试验机图，图中最左边为电动机，右边为主动轴和从动轴。

图（2）

4 疲劳及噪声试验

4.1 噪声试验

测量噪声时，将机体密封起来，只留待测链条在外面，以防止机体的噪声对测量结果产生影响。测量仪器采用便携式AWA6290 A型二通道噪声实时分析仪，采样速率：100 k Hz；测量范围：30-130 d B。为了较精确地描述链条噪声与转速之间的关系，我们对试验台进行了标定，标定采用的仪器是SEG-441 C型转速表，链条选用双狮06BT-1，所得到的关系曲线如图（3）所示。

图（3）

经多次试验和采集数据，对上述链条进行的噪声分析结果显示，在链条的运转过程中噪声呈现如下规律性特点：在同一转速下，噪声呈现周期性的变化，被测链传动的噪声随着转速增加而呈现明显增大的趋势，随着链轮转速的提高，不同频率的噪声都会明显增大，但低频噪声增大更为显著。

4.2 疲劳试验

试验采用湖州双狮06BT1链条，在试验机上试验500小时，规范如下：主动链轮齿数为19，从动链轮齿数为38，链长为80节，功率为8.0 kW，主动链轮转速为6000 r/min。湖州双狮06 BT-1试验链06BT-1链条在试验500 h后，其总的磨损伸长率为ε=0.1616%，小于规定的磨损伸长率ε=0.2%，并且链条在前100小时的磨损伸长率约为整个磨损伸长率的30%。分析认为：这是由于套筒零件过盈压入内链板孔后，套筒内径产生的颈缩和整链的框架歪斜以及销轴、套筒零件制造过程中产生的毛刺等原因所致。500 h试验结束后，该链条无零件损坏，链条亦无死节、异常等失效现象。试验结果表明，该链条具有较高的耐磨性能和较高的多冲疲劳抗力。通过扫描电镜对上述几种试验链条的微观形貌进行观察，其磨损形貌部分图片如下，自上而下分别为销轴、套筒、滚子。