申立影，張紅旭，張磊

（華晨汽車集團(tuán)控股有限公司汽車工程研究院，遼寧 沈陽 110141）

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發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺架聯(lián)接裝置的設(shè)計及改進(jìn)

申立影，張紅旭，張磊

（華晨汽車集團(tuán)控股有限公司汽車工程研究院，遼寧 沈陽 110141）

摘 要：發(fā)動機(jī)進(jìn)行臺架可靠性試驗(yàn)時，發(fā)動機(jī)與測功機(jī)的旋轉(zhuǎn)聯(lián)接部件是動力輸出關(guān)鍵部件，文章中對發(fā)動機(jī)動力輸出方式及輸出軸裝置的設(shè)計，有效地解決了在發(fā)動機(jī)高速高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時，發(fā)動機(jī)、測功機(jī)震動大，聯(lián)接軸易斷裂變形，工裝一軸軸承超溫等問題。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī)；臺架試驗(yàn)；聯(lián)接裝置；設(shè)計；改進(jìn)

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.02.016

CLC NO.: U467.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2016)02-44-03

前言

發(fā)動機(jī)是汽車的核心部件，而發(fā)動機(jī)試驗(yàn)工作又是整車設(shè)計研發(fā)過程中的核心，試驗(yàn)驗(yàn)證要求最大程度上模擬發(fā)動機(jī)在整車上的實(shí)際運(yùn)行情況，常用的臺架聯(lián)接方式為剛性聯(lián)接，簡稱硬聯(lián)接，如圖1。

圖1

該方式為發(fā)動機(jī)動力輸出端飛輪通過聯(lián)接盤、聯(lián)接法蘭、帶緩沖橡膠的聯(lián)接軸直接與測功機(jī)聯(lián)接，該方式聯(lián)接簡單，安裝對心方便，應(yīng)用廣，但是因?yàn)榘l(fā)動機(jī)和測功機(jī)都是剛性聯(lián)接，聯(lián)接盤及聯(lián)接軸對發(fā)動機(jī)曲軸有彎曲應(yīng)力，所以動力輸出不穩(wěn)定，震動大，容易對臺架及發(fā)動機(jī)造成損傷，特別是在發(fā)動機(jī)進(jìn)行可靠性試驗(yàn)時，因可靠性試驗(yàn)運(yùn)行時間長，運(yùn)行工況惡劣，更容易因聯(lián)接問題造成發(fā)動機(jī)及測功機(jī)的故障和損壞。如圖2、圖3所示為某機(jī)型采用硬聯(lián)接方式進(jìn)行可靠性試驗(yàn)過程中，因臺架扭矩突變導(dǎo)致聯(lián)接軸變形，發(fā)動機(jī)曲軸斷裂。

圖3

因此針對硬鏈接的弊端，本文重新設(shè)計了臺架聯(lián)接方式，最大程度模擬整車運(yùn)行情況，對應(yīng)硬聯(lián)接方式改為柔性聯(lián)接方式，簡稱軟聯(lián)接，如圖4，該方式為發(fā)動機(jī)動力輸出端裝配好離合器壓盤，摩擦片，然后通過設(shè)計的模擬變速器一軸工裝裝置與測功機(jī)相聯(lián)，該方式模擬整車動力輸出方式，動力稍有損失，但其輸出動力平穩(wěn)，在起動機(jī)運(yùn)行過程中沒有強(qiáng)烈震動，而且發(fā)動機(jī)后端安裝壓盤、摩擦片可以通過打滑來防止過載，在發(fā)生扭矩突變等突發(fā)情況時，工裝一軸首先斷裂，扭轉(zhuǎn)力矩不會都傳遞到發(fā)動機(jī)曲軸端，不會造成發(fā)動機(jī)曲軸斷裂情況，從而保護(hù)了發(fā)動機(jī)及測功機(jī)，而且降低了運(yùn)行維護(hù)成本，下文將著重介紹軟連接方式及其改進(jìn)設(shè)計。

圖4

1、臺架柔性聯(lián)接形式

1.1 臺架柔性聯(lián)接裝置結(jié)構(gòu)

軟連接裝置結(jié)構(gòu)形式就是最大程度的模擬整車的動力輸出形式，因此發(fā)動機(jī)端靠摩擦片，壓盤輸出動力，可以使動力輸出更加平穩(wěn)，減小因震動，過載而損壞發(fā)動機(jī)，同時也可以保護(hù)了測功機(jī)，結(jié)構(gòu)增加了工裝一軸，可以進(jìn)行斷軸保護(hù)，一軸一端與發(fā)動機(jī)聯(lián)接，另一端與測功機(jī)傳動軸相聯(lián)，結(jié)構(gòu)如圖5示意圖所示，因?yàn)榕c測功機(jī)聯(lián)距離較長，因此要加裝支撐裝置，裝置內(nèi)部加裝滾動軸承支撐，內(nèi)部加注潤滑油潤滑。潤滑油可隨時補(bǔ)加和更換。

圖5

安裝后結(jié)構(gòu)如圖6所示，工裝一軸通過支撐軸承殼與龍門聯(lián)接，龍門安裝在發(fā)動機(jī)后端離合器殼上，一軸法蘭盤與測功機(jī)傳動軸相聯(lián)。在支撐軸承殼上加裝溫度傳感器，實(shí)時監(jiān)測運(yùn)行過程中的軸承溫度。

圖6

1.2 聯(lián)接裝置臺架試驗(yàn)使用情況

該試驗(yàn)裝置被應(yīng)在公司一款1.5L增壓發(fā)動機(jī)可靠性上，因該發(fā)動機(jī)扭矩大，轉(zhuǎn)速高，根據(jù)一般滾動軸承對溫度的要求，要求軸承溫度控制在80攝氏度以下，最好控制在40攝氏度左右，臺架設(shè)置軸承溫度超過60攝氏度報警，達(dá)到70攝氏度以上停機(jī)，首次可靠性試驗(yàn)在冬季進(jìn)行，第二次可靠性試驗(yàn)在夏季進(jìn)行，試驗(yàn)情況如下表1所示。

表1

由上表可看出該裝置在冬季運(yùn)行時，軸承溫度基本滿足正常使用，但是在夏季進(jìn)行試驗(yàn)時，由于室溫過高，導(dǎo)致軸承溫度過高，已接近軸承溫度限值，無法在繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)此情況，需對工裝進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計，保證軸承溫度不超限值，并且不能有太大的溫度變化，最好能對軸承溫度進(jìn)行控制，能隨使用要求進(jìn)行調(diào)整。

2、改進(jìn)后臺架柔性聯(lián)接形式

2.1 改進(jìn)后臺架柔性聯(lián)接結(jié)構(gòu)

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果及分析，在不進(jìn)行大的結(jié)構(gòu)改進(jìn)前提下改進(jìn)工裝，基本思路為在支撐軸套上增加冷卻水套結(jié)構(gòu)，內(nèi)部加注潤滑油，外部運(yùn)行流量可控冷卻水，而且水套要避開傳感器孔，加油孔，監(jiān)視窗等結(jié)構(gòu)，而且密封要良好，防止油水混合，設(shè)計完成后的支撐水套如圖7所示，在兩側(cè)軸承安裝孔上部設(shè)計加工冷卻水套，冷卻水壓在1bar左右，水道采用密封膠圈密封，油腔與外界用油封密封，要保證在增加水套的前提下保證安裝，不能因體積過大，質(zhì)量過重對一軸及支撐板構(gòu)成威脅，軸承套外徑有原來的100mm增加到140mm，長度有120mm縮短為90mm，體積重量沒有太大變化，裝配示意圖8所示，安裝后結(jié)構(gòu)如圖9所示。

圖7

圖8

圖9

改進(jìn)后結(jié)構(gòu)基本與原裝置相同，保持了制造安裝的通用性。

2.2 臺架試驗(yàn)使用情況

為保證試驗(yàn)狀態(tài)的一致性，試驗(yàn)裝置仍在上述1.5L機(jī)型上進(jìn)行，試驗(yàn)在夏季進(jìn)行，控制條件同1.2規(guī)定，因試驗(yàn)所用臺架冷卻水流量可控，所以水套溫度基本可控，在試驗(yàn)過程，安裝可靠性運(yùn)轉(zhuǎn)工況，轉(zhuǎn)速5500rpm，油門全開，冷卻水進(jìn)水閥分別設(shè)置為全開和半開兩種方式，試驗(yàn)情況如下表2所示，在夏季室溫較高情況下，轉(zhuǎn)速在5500rpm油門全開工況，軸溫可保證40左右的正常溫度，而且軸溫可依據(jù)冷卻水閥開度大小可控，試驗(yàn)整個運(yùn)行過程順利，未出現(xiàn)大的故障停機(jī)情況。

表2

如下圖10所示，此發(fā)動機(jī)試驗(yàn)在臺架上共運(yùn)行400小時，支撐軸套軸承溫度監(jiān)測結(jié)果顯示，在400小時運(yùn)行過程中，溫度始終保持在35攝氏度到45攝氏度之間，未出現(xiàn)超溫現(xiàn)象，未出現(xiàn)漏油漏水，斷軸故障，400小時可靠性順利完成。

圖10

3、結(jié)論

從上述試驗(yàn)結(jié)果可知，通過對工裝聯(lián)接方式的重新設(shè)計避免了因臺架故障或發(fā)動機(jī)震動大導(dǎo)致試驗(yàn)故障，通過對新設(shè)計聯(lián)接方式的改進(jìn)，加強(qiáng)了聯(lián)接裝置的可靠性，實(shí)現(xiàn)了軸承溫度在一定范圍內(nèi)可控，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計意圖，工裝達(dá)到設(shè)計目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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Engine Test Bench Connection Device Design Improvement

Shen Liying, Zhang Hongxu, Zhang Lei
（HuaChen Group Auto Holding Co., Ltd Brilliance Automotive Engineering Research Institut, Liaoning Shenyang 110141）

Abstract:When the engine bench test, connection part is very important for engine and bench, we design engine power output mode and connection shaft device in this article, it effectively solve big bench shake, avoid connection shaft breakdown and bearing temperature exceeds the limit value when engine work on high speed and high load.

Keywords:Engine; Bench test; Connection device; Design; Improvement

作者簡介：申立影，就職于華晨汽車集團(tuán)控股有限公司汽車工程研究院。

中圖分類號：U467.2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-7988(2016)02-44-03