盖茨(Gates)发动机同步带和同步皮带轮系统优化试验台

2019-03-21 07:59赵云
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    Gates盖茨系列汽车发动机前端附件(包括空调压缩机、转向泵、电机、滤清器等)如何在有限的空间内进行最佳布置是一个需要综合各方面因素进行考虑的课题,它的布置方式与发动机的效率、附件系统的使用寿命直接相关。发动机前端附件轮系设计的优劣,将直接影响发动机附件的性能及其工作可靠性,进而影响到整机、整车的技术指标,因此,其设计和开发已越来越引起世界各大汽车公司的重视。而Gates盖茨汽车发动机前端附件轮系日趋复杂也使得轮系的优化设计成为一个相当重要的课题。

     Gates盖茨发动机附件轮系的布置实际上就是确定附件所处位置和同步带轮直径的问题,而这两者的确定又受到整车总布置尺寸的限制,有限的空间加大了轮系布置的难度。现在普遍采用理论分析的方法设计轮系,设计程序包括1、根据附件传递功率确定系统的设计功率;2、根据附件性能和允许转速来选定带轮的直径,从而确定带速和传动比;3、确定带的有效长度和包角(同时也就确定了附件的位置);4、计算带的紧边张力、松边张力、确定预张紧力;5、确定多楔带的楔数。

然而通过理论分析得出的轮系实际运转中并不一定是最优的。这是Gates盖茨进行理论分析的基础主要是保证带在不打滑的情况下具有较好的受力性能,在轮系比较简单的时候这种分析是可行的,但随着附件轮系的日趋复杂,理论研究就很难保证系统是处于最优状态,而且实际的附件轮系还可能存在带轮偏心、带轮倾斜安装、主从动带轮轴线偏移等情况。所以现在有些发动机上出现了系统受力情况恶劣,轮系振动过大,或者噪声过大等一些情况。

由于上述原因,通过单纯理论分析而得出一个轮系的布置方案的方法已不能满足Gates盖茨设计的要求。

      Gates盖茨系列所要解决的技术问题是提供一种发动机同步皮带轮轮系优化试验台,它能够模拟发动机的实际运转,以方便测试运行过程中的各项相关参数,并将测得的参数输出到计算机,从而确定轮系的最佳方案。

解决上述技术问题Gates盖茨所采用的技术方案是发动机同步带轮系优化试验台,它包括台架、用于模拟发动机的电机、负载、用于安装负载的支架、用于测量参数的传感器;电机和支架设置在台架上;台架上设有中间板;电机和负载设置在中间板的一侧,它们的传动轴安装在中间板上,各传动轴上同步皮带轮和同步带组成轮系,轮系设置在中间板的另一侧;传感器的信号输出端与计算机的信号输入端连接。

  上述方案中,负载中包括用于模拟空调压缩机运行的电涡流测功机;电涡流测功机通过测控仪与计算机通讯。可调支架由支架板、可调节长短的支杆、上下导轨组成,支杆的上端通过上导轨支撑支架板,支杆的下端设置在下导轨上,下导轨设置在台架上。电机为变频调速电机,它通过变频控制器与计算机通讯。

    Gates盖茨试验台使用时,根据设计将各负载安装在台架或支架上,将各传动轴安装在中间板上,在中间板的另一侧安装皮带轮和皮带组成皮带轮轮系以及各传感器,即可对发动机皮带轮轮系进行测试。Gates盖茨试验台的优点为:

1、它能够模拟发动机的实际运转,测试运行过程中的各项相关参数,并将测得的参数输出到计算机,从而确定轮系的最佳方案。通过对测量的参数进行处理,我们可以得到相关数据,比如皮带的滑差率,包角、Gates盖茨同步带长、同步带轮和同步带间摩擦力和振动频率,张紧轮对带松弛的补偿能力,以及皮带轮系的振型等。这些都是反映轮系优良的重要参数。

2、台架上设有中间板,将电机、负载与轮系分开设置,结构简单,操作方便,使用安全。

3、负载支架为可调支架,可任意安装负载,因此轮系可任意调节,通过比较不同布置形式下的这些参数,就可以得到最优的轮系布置方式。

4、用于模拟发动机的电机为变频调速电机,空调压缩机的运行通过电涡流测功机模拟,它们具有可调功能,因此可以模拟各种不同的系统。

5、同步带轮轮系中的各轮的位置可以在一定范围内进行调整,从而有利于对各种状况下的运转参数进行比较。

6、同步皮带轮通过连接法兰与传动轴连接,可以模拟实际附件带传动系统可能存在的带轮偏心、带轮倾斜安装、主从动轮轴线偏移等。

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