發動機正時鏈疲勞及噪聲檢測試驗臺設計

于超

江蘇石油勘探局運輸處 225261

1 前言

近年來，新型汽車發動機越來越廣泛地應用了正時鏈。汽車正時鏈（節距P=6.35、8.0、9.525 m m）按結構可分為套筒鏈、滾子鏈和齒形鏈。本文設計該實驗臺以求檢測正時鏈在張緊力、拉力以及轉速變化時的疲勞和噪聲特性，以輔助現階段的發動機正時鏈研究。

2 原理

圖（1）：試驗機示意圖

試驗機原理如圖（1）所示，動力由Y C T D100-4 A/B型調速電機提供，通過高速帶傳動帶動主動軸。主動軸靠鏈傳動帶動從動軸，主從動軸兩端均有鏈輪，兩側都可安裝正時鏈條，一側鏈條作為待測鏈條，另一側則作為陪試鏈條。這樣，這一對鏈條構成了封閉力流，可大幅度節省功率。主動軸依靠軸承座用螺栓固定在機架上，從動軸軸承座則利用滑槽機構可上下移動，上端由鋼絲繩牽引。鋼絲繩繞過機架以后接了彈簧與阻尼器并聯的減震系統，再由下端掛鉤懸掛一定重量的重物來加載，從而實現由調速電機調節正時鏈速度，鋼絲繩掛鉤來調節張力，進而考察其疲勞及噪聲特性。圖中兩側各有一個鏈條罩，上端是噴油嘴，用來連接一個機油泵以保證實驗時鏈條的潤滑，噴出的機油流到下端鏈條罩出口再返回油箱，可用來模擬發動機正時鏈的潤滑環境。

3 結構設計

3.1 高速帶的設計計算

由于發動機正時鏈轉速很高，所以我們采用高速帶傳動，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，計算帶長為1600 m m，帶厚2.5 mm，帶寬38 mm。

3.2 軸的設計計算

3.3 軸承及其他

軸承壽命計算為39437.75小時，合乎要求，鍵及其他強度條件均合格，機架焊接而成，選用材料Q235，為保證強度，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）為試驗機圖，圖中最左邊為電動機，右邊為主動軸和從動軸。

圖（2）

4 疲勞及噪聲試驗

4.1 噪聲試驗

測量噪聲時，將機體密封起來，只留待測鏈條在外面，以防止機體的噪聲對測量結果產生影響。測量儀器采用便攜式AWA6290 A型二通道噪聲實時分析儀，采樣速率：100 k Hz；測量范圍：30-130 d B。為了較精確地描述鏈條噪聲與轉速之間的關系，我們對試驗臺進行了標定，標定采用的儀器是SEG-441 C型轉速表，鏈條選用雙獅06BT-1，所得到的關系曲線如圖（3）所示。

圖（3）

經多次試驗和采集數據，對上述鏈條進行的噪聲分析結果顯示，在鏈條的運轉過程中噪聲呈現如下規律性特點：在同一轉速下，噪聲呈現周期性的變化，被測鏈傳動的噪聲隨著轉速增加而呈現明顯增大的趨勢，隨著鏈輪轉速的提高，不同頻率的噪聲都會明顯增大，但低頻噪聲增大更為顯著。

4.2 疲勞試驗

試驗采用湖州雙獅06BT1鏈條，在試驗機上試驗500小時，規范如下：主動鏈輪齒數為19，從動鏈輪齒數為38，鏈長為80節，功率為8.0 kW，主動鏈輪轉速為6000 r/min。湖州雙獅06 BT-1試驗鏈06BT-1鏈條在試驗500 h后，其總的磨損伸長率為ε=0.1616%，小于規定的磨損伸長率ε=0.2%，并且鏈條在前100小時的磨損伸長率約為整個磨損伸長率的30%。分析認為：這是由于套筒零件過盈壓入內鏈板孔后，套筒內徑產生的頸縮和整鏈的框架歪斜以及銷軸、套筒零件制造過程中產生的毛刺等原因所致。500 h試驗結束后，該鏈條無零件損壞，鏈條亦無死節、異常等失效現象。試驗結果表明，該鏈條具有較高的耐磨性能和較高的多沖疲勞抗力。通過掃描電鏡對上述幾種試驗鏈條的微觀形貌進行觀察，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 結語

本文設計了一臺發動機正時鏈噪聲及疲勞試驗機，采用封閉力流原理，大大節省了功率。本試驗機可作為鏈條研究使用，為改進鏈條耐磨性能以及尋求減弱鏈條噪聲途徑提供了試驗支持，具有廣闊的應用前景。

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