正时皮带传动及其在发动机的经济性和NVH特性方面的优势
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带传动系统:优点、适用性和常见问题引言:带传动系统是一种常见于机械工程中的传动方式,通过带子将动力传递给其他部件。
本文将探讨带传动系统的优点、适用性以及常见问题。
一、带传动系统的优点:1. 爬坡能力强:带传动系统具有较高的传动效率和承载能力,因此在驱动需要爬坡的机械设备时表现出色。
2. 减震效果好:带传动系统具有一定的弹性,可以缓解驱动部件之间的冲击和震动,保护机械设备的稳定运行。
3. 装配和维护简单:带传动系统的构造相对简单,安装和维护工作相对容易,可以减少设备维修的时间和成本。
二、带传动系统的适用性:带传动系统适用于许多不同类型的机械设备,如汽车、发电机、工业生产线等。
具体的适用性如下:1. 汽车行业:在汽车中,带传动系统常用于驱动发动机的曲轴、发电机、空调压缩机等。
带传动系统在汽车行业的广泛应用,体现了其高效的传动效率和可靠性。
2. 电力行业:在电力发电方面,带传动系统用于驱动发电机组中的发电机,通过传递动力使整个系统运转。
带传动系统在发电领域的使用,保证了电力供应的稳定和可靠。
3. 工业领域:在工业生产线上,带传动系统常用于驱动各种轴线、传送带、风扇等设备,可以提供持续而稳定的动力输出。
三、带传动系统的常见问题:1. 带子磨损:带子在长期使用过程中容易磨损,导致传动效率下降。
为解决这一问题,定期更换带子并进行维护至关重要。
2. 松紧度控制:带子的松紧度直接影响到传动效果,过松或过松都会导致传动不稳定。
因此,需要定期检查和调整带子的松紧度,确保其正常工作。
3. 温度控制:带传动系统在高温环境中容易发生老化和断裂,因此需要注意对带子进行适当的温度控制和保护。
4. 压力调节:带传动系统中,带子需要与传动轮紧密接触来传递动力,因此需要正确调节传动轮的压力,确保带子与传动轮之间的良好接触。
结论:带传动系统作为一种常见的传动方式,具有许多优点和适用性。
其优势在于爬坡能力强、减震效果好以及装配和维护简单。
机械设计基础掌握皮带传动的基本概念皮带传动是一种常见且重要的机械传动方式,广泛应用于各类机械设备。
本文将介绍皮带传动的基本概念,包括皮带传动的原理、特点以及应用等方面。
一、皮带传动原理皮带传动是利用带状零件(即皮带)将动力从一个轴传递到另一个轴的一种传动方式。
它通过摩擦力将动力传递给被传动轴,实现机械设备的运转。
主要由驱动轮(即主动轮)和被动轮(即从动轮)组成,通过张紧装置保持皮带的适当紧度。
二、皮带传动的特点1. 弹性缓冲:皮带传动具有较好的弹性,能够在不同转速下缓冲传动中的冲击和振动,降低机械设备的噪音;2. 传动比变化范围广:通过更换不同规格的皮带和调整驱动轮和被动轮的直径,可以实现不同传动比的变化,适应不同工况要求;3. 传动效率高:皮带传动的摩擦损失相对较小,传动效率较高,一般可达到95%以上;4. 安装、维护方便:皮带传动结构简单,安装、维护相对方便,更换和调整皮带相对简单快捷;5. 传动平稳可靠:皮带传动通过较大的接触面积实现传递动力,传动过程中没有冲击和滑动,传动稳定可靠。
三、皮带传动的应用皮带传动广泛应用于各类机械设备,特别是传动功率较大、传动距离较长、转向要求较多的场合。
以下是几个常见的应用领域:1. 汽车工业:皮带传动在汽车引擎中用于传递动力给发电机、空调压缩机、水泵等附件,保证汽车正常运行;2. 工程机械:装载机、挖掘机等工程机械中采用皮带传动,用于传递动力给液压系统、动力传动系统等;3. 矿山冶金:皮带传动在矿山和冶金行业中广泛应用,用于输送原料、煤矿等,实现物料的运输;4. 电力工业:发电厂的发电机组、输电线路等都使用皮带传动,用于传递动力和实现电能转换;5. 农业机械:农业机械中的联合收割机、拖拉机等也采用皮带传动,用于机械的运转和动力传递。
总结:皮带传动作为一种常见且重要的机械传动方式,具有弹性缓冲、传动比变化范围广、传动效率高、安装维护方便以及传动平稳可靠等特点。
空压机(压缩机)传动系统,一般分为直接传动和皮带传动,一直以来,两种传动方式孰优孰劣一直是业界争论的焦点。
螺杆式空压机的直接传动指的是马达主轴经由连轴器和齿轮箱变速来驱动转子,这实际上并不是真正意义上的直接传动。
真正意义上的直接传动指的是马达与转子直接相连(同轴)且两者速度一样。
这种情况显然是极少的。
因此那种认为直接传动没有能量损耗的观点是不对的。
只有1:1直联才是真正意义上的直联!另一种传动方式为皮带传动,这种传动方式允许通过不同直径的皮带轮来改变转子的转速。
下面所讨论的皮带传动系统是指满足下列条件的代表最新科技的自动化系统:每一运转状态之皮带张力计均达到优化值。
通过避免过大的启动张力,大大延长了皮带之工作寿命,同时降低了马达和转子轴承的负荷。
始终确保正确的皮带轮连接。
更换皮带相当容易和快捷,且不须对原有设定作调整。
整个皮带驱动系统安全无故障运转。
值得一提的是,主张直接齿轮传动的制造商本身也有一部分产品采用皮带传动。
变速和传动系统(1)为什么需要变速器和离合器我们在前边内容讲到,曲轴连杆将活塞的上下往复运动转换成曲轴的旋转运动,那么,曲轴的动力是如何传递到后轮的呢?我们知道,曲轴的旋转转速是很高的,2200转左右车子才起步,显然,后轮是不可能以这样的转速动作的,我们需要获得不同转速下的不同车速和扭矩,这个功能就由变速系统来完成。
除此之外,当我们飞驰时,我们需要将动力传送到后轮,当我们要停下来时,则需要能够切断动力,这个动作是由离合器来完成的。
离合器在变速系统与传动系统之间,起一个柔和地传递动力(切断动力)的作用。
(2)变速器工作原理在讲解实际的GY6变速器之前,我们先来了解变速器的工作原理,这样会比较容易理解后述部分。
简单地说,变速器就是根据这一原理来设计的:小齿轮(或小带轮)为主动轮传动大齿轮(或大带轮),则转速降低扭矩增加;大齿轮(或大带轮)为主动轮传动小齿轮(或小带轮),则转速增高扭矩降低。
涨姿势!发动机为什么需要更换正时皮带!汽车已经成为人们日常生活中不可缺少的出行工具,为我们的出行带来了极大的便利,但是我们必须要好好的呵护与关爱它,它才会给我们以最大的支持和回报。
作为女性驾驶员,我们对汽车的了解太少,我们仅仅知道发动机是它的核心部件,至于其他的我们基本就一无所知了。
作为汽车的核心部件发动机,它就相当于人体的心脏,平日里隐藏在汽车内部,我们很少关注也很少会学习它,只是每次需要保养的时候,我们开去汽修厂或者4S店,一切都交给他们处理,但是往往我们也会因此上当受骗。
发动机中有一款配件,就是传动系统需要的皮带,挺起来很普通,但是却有着极大的作用,如果这个配件没有更换正品,很容易引发大事故。
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正时皮带通过与曲轴的连接,配合一定的传动比来保证进、排气时间的准确。
正时皮带属于橡胶部件,随着使用时间的增加,正时皮带及其附件,就会发生一定磨损或老化,需要及时更换,不然会产生严重后果,要么发动机就要大修,要么就直接报废了。
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简述带传动的分类及其优缺点带传动是指系统中通过一系列轴承、机架和轮毂连接的一种机械运动装置,它能使能源和执行机构之间的运动以及力矩传递。
带传动有许多分类,这些分类的优缺点也各不相同。
首先,平带传动。
它有一个平带轮,两侧轴承安装在它的两侧。
它能够把一个机构上的轴承传递到另一个机构上,使运动和力矩传递得到有效利用。
它最大的优点是所需动力较小,再加上它的结构简单,安装简单,可靠性高,成本低廉,是一种常用的传动装置。
但是,这种结构的传动比率较低,可靠性也不如其他类型的传动。
其次,三角带传动。
它由三段旋转的皮带、三个轮子和三个轴承组成,可以在安装和运行方面具有良好的灵活性。
它的传动比较高,可靠性也较高,抗冲击能力也很强。
另外,它也能够实现扩展性,容易安装及维护,并具有较高的机械效率。
但是,三角带传动的噪音较大,同时也会出现少量的漏油现象。
第三是涡轮带传动。
它由皮带、涡轮轮毂、齿轮、轴承及轴承等组件组成,它能够实现在不同的功率和速度下的传动,并且有良好的可靠性和效率。
它的优点是具有可扩展性,传动比很高,可靠性强,耐用性也很强。
但是,涡轮带传动的结构较复杂,并且在维护方面需要较多的成本。
最后,真空带传动。
它主要由真空室、背板、密封导环、锁环和马达等部件组成,它能够利用真空空气在驱动机构和执行机构之间传递动能。
它有一些独特的优点,例如,安装简单,维护容易,抗冲击能力强,无噪声,耐磨,散热性好等。
但是,真空带传动的机械效率很低,而且它的成本也比其他类型的传动贵得多。
总之,带传动有许多种类,每种类型传动装置都有各自的优缺点。
例如,平带传动有效利用能源,安装简单,可靠性高等;三角带传动具有传动比较高、可靠性较高、抗冲击能力强等特点;涡轮带传动具有可扩展性、传动比较高、可靠性强等特点;真空带传动具有安装简单、维护容易、抗冲击能力强、无噪声、耐磨等特点。
但是,在实际应用中,还需要根据具体情况选择最合适的传动装置,以满足客户的需求。
正时皮带与正时链条的优点与缺点!!
正时皮带与正时链条的优点与缺点
分三个方面谈谈优缺点:
一、厂家优缺点
1、采用正时皮带能降低成本这是毋庸置疑的,反之则增加成本;
2、采用正时皮带厂家能在后期的使用中连续受益(出售皮带挣去利润);
3、采用正时皮带提高发动机的动力性(在皮带链条优缺点中解释)。
二、用户优缺点
1、使用正时皮带的发动机会给用户增加后续的养车成本,反之链条则无需支付这项费用(30W 公里以内)
2、正时皮带由于使用寿命的关系,如果更换不及时会导致起车抛锚;
三、正时皮带与链条优缺点
1、皮带的优点:
①皮带噪音小;
②皮带传动阻力小,传动惯性也小,能提高发动机的动力性及加速性能
③皮带更换容易。
2、皮带的缺点
①易老化,故障率高;
②30W公里以内使用成本增加
3、链条的优点
①使用寿命长(30W公里以内无需更换)
②故障率低,不易发生由于正时传动故障导致汽车抛锚
4、链条缺点
①链条转动噪音大;
②链条传动阻力大,传动惯性也大,从一定的角度来讲增加油耗,降低性能。
School life课题Grammar 2 总第课时备课时间上课时间课时Period 5 教具Pictures: a school, a comput er room, a footballfieldTe aching aims 1..运用the most 比拟两个以上的事物,表示数量最多,运用the fewest和the least比拟两个以上的事物,表示数量最少。
Teaching focus 运用the most 比拟两个以上的事物,表示数量最多,运用the fewest和the least比拟两个以上的事物,表示数量最少。
Difficult points 运用the most 比拟两个以上的事物,表示数量最多,运用the fewest和the least比拟两个以上的事物,表示数量最少。
TeachingmethodTask-based approach,Scene pedagogyTeaching procedures The second preparinglessonsStep 1 Starting by ch ecking learningwe learned how to compare t wo things. Now let me check if you have grasped it very well. Ask the students to open their books and turn to Page 29. Encourage the students to talk about the different schools. This time the students are hoped to compare not only two schools, but also all the schools.Teachers can use the following questions to guide the students.(1)Which school has the most subjects Which school has the fewest(2)Who joins the most clubs Who joins the fewest(3)Who enjoys the most free time Who enjoys the least(4)Which school has the most subjects Which school has the fewest(5)Who joins the most clubs Who joins the fewest(6)Who enjoys the most free time Who enjoys the least Get the students to finish Part B1, Page 24. Check the answers.Step 21.(1)Get the students to finish the exercises Page 24.2.Check the answers.Step 3 PresentationDo some exercise, let students know how to form the rules about comparative and superlative adverbsPay attention to “the〞 in the superlative.Step 4 PracticeFinish some homework1)How___(qui ck)the monkey climbed that tall tree2)I can’t understand you. Would you speak___--(clear)3)Among my friends, Leo does hishomework_________(careful)4)Mike works __________( hard) than other students in ourclassTeachingnotes第二课时课题Comic stri p and Welcome to the unit 总第课时备课时间上课时间课时Period 1 教具 A recorder and teaching picturesTeaching aims To revise vocabulary and expressions to describe seasons at the same time, learn more new words and phrases.Teaching focus 1. To revise vocabulary and expressions to describe seasons2. To guess meaning from context3. Talk about your favourite seasonsDifficult pointsTo master different ways of talking about weather TeachingmethodFree talk, Presentation, Practice, Consolidation.Teaching procedures The second preparing lessonsStep 1 PresentationTeach the new words such as sunny, cloudy ,windy and so on with the help of mediaAsk q uestions:What’s the weather like todayIt’s sunny\cloudy\windy……Present our students a picture of the rain. Look, It’s raining . The ground is all wet. It’s rainy.Look, It’s snowing heavily. The ground is all white. It’s snowy. Look! There is a lot of fog. We can’t see anything clearly. It’s foggy.Step2 PracticeDo the game one by on e.What’s the weather likeIt’s sunny.Now let’s play a game. The first student in each group will show the second student a weather card and ask him or her the question What’s the weather like The second student will answer the question and then ask the third one the same question. The team which finishes first and does the best will win the game.Step3 PresentationWhat’s the weather like in springIt’s the windy and rainy. It’s the best time for trees and flowers to grow. It’s the best time to fly kites.What’s the weathe r like in summer It’s sunny and hot. It’s the best time to g o swimming.What’s the weather like in autumn It’s sunny and cool. It’s the best time to plan a day out.What’s the weather like in winter It’s cold and snowy. It’s the best time to play with snow.Now let’s listen to a conversation and then answer some questions. 1Which season does Simon like best Why2Which season does Amy like best WhyStep4 PracticeNow work in groups of four and make a similar conversation. Comic stripStep1 Present ationWinter is coming. Eddie feels very cold. What does he want to do Now l et’s listen to the conversation between Eddie and Hobo, and then find out the answer. He wants Hobo to bring him clothes.Does Eddie look cool with the clothes Hobo thinks he’ll look cool and feel cool with nothing on.Step2 DrillsListen to the tape and repeat after it. Pay attention to thepronunciation and intonation.These two teams wil l read Eddie’s part and these two will read Eddie’s part and these two will read Hobo’s part.Step3 DisplayWork in pairs and read the conversation between Eddie and Hob o. You can add your ideas.Step4 HomeworkRecite the comic strip and Part BT eaching notes。
皮带传动的优缺点,链条传动的特点,齿轮传动的特点皮带传动的优缺点,链条传动的特点,齿轮传动的特点皮带的优点:适用于两轴中心距较大的传动场合。
工作时传动平稳无噪声,能缓冲、吸振。
3、工作中如遇到过载,带将会在带轮上打滑,可防止薄弱零部件损坏,起到安全保护作用。
4、不能保证精确的传动比.带轮材料一般是铸铁等.。
5、造价低廉、不需要润滑以及缓冲、吸震、易维护等特点。
皮带的缺点滑动损失皮带在工作时,由于带轮两边的拉力差以及相应的变形经差形成弹性滑动,导致带轮与从动轮的速度损失。
弹性滑动与载荷、速度、带轮直径和皮带的结构有关,弹性滑动率通常在1%-2%之间。
有的皮带传动还有几何滑动。
过载时将引起打滑,使皮带的运动处于不稳定状态,效率急剧下降,磨损加剧,严重影响皮带的寿命。
滞后损失皮带在运行中会产生反复伸缩,特别是带轮上的绕曲会使皮带体内部产生摩擦引起功率损失。
空气阻力高速传动时,运动中的风阻将引起转矩损耗,其损耗值与速度的平方成正比。
因此,设计高速皮带传动时,皮带的表面积宜小,尽量用厚而窄的皮带,带轮的轮辐面要平滑,或用辐板以减小风阻。
轴承的摩擦损失皮带在工作时,轴承受到皮带的拉力,也引起转矩损。
滑动轴承的损伯为2%-5%,滚动轴承的损失为1%-2%考虑上述损失,皮带传动的效率约在80%-90%范围内,根据皮带种类不一样,效率各异:带的种类效率(%)平带83-98有张紧轮的平带80-95帘布结构87-92绳芯结构92-96同步带92-98窄V带90-95链条传动的特点:1、和齿轮传动比较,它可以在两轴中心相距较远的情况下传递运动和动力。
2、能在低速、重载和高温条件下及灰土飞扬的不良环境中工作。
3、和带传动比较,它能保证准确的平均传动比,传递功率较大,且作用在轴和轴承上的力较小。
4、传递效率较高,一般可达0.95~0.97。
5、链条的铰链磨损后,使得节距变大造成脱落现象。
6、安装和维修要求较高.链轮材料一般是结构钢等.。
高一物理皮带传动知识点皮带传动是一种常见的机械传动方式,广泛应用于各个领域,如工业生产、交通运输等。
在高一物理学习中,皮带传动也是一个重要的知识点。
本文将介绍高一物理中与皮带传动相关的一些基础知识和应用。
1. 皮带传动的基本原理皮带传动是利用皮带将动力从一个转轴传递到另一个转轴的一种机械传动方式。
通过牵引力或摩擦力,将驱动轴上的动力传递给被动轴。
这种传动方式的优点是传动平稳、噪音低、维护方便等。
2. 皮带传动的组成部分皮带传动主要由驱动轮、被动轮和传动带组成。
驱动轮通常由发动机或电机提供动力,传递给传动带。
传动带上的张紧轮起到调整传动带张力的作用,保持传动带的紧密联系。
被动轮接收到动力后,将其传递给被传动系统。
3. 皮带传动的分类根据传动方式的不同,皮带传动可以分为平带传动和V带传动。
平带传动即传动带横截面为矩形,适用于较小的传动功率。
V带传动的传动带横截面为梯形,能够承载较大的传动功率。
4. 皮带传动的优点和缺点皮带传动的优点包括传动平稳、噪音低、维护方便等。
与传统的齿轮传动相比,皮带传动能够减少震动和冲击,保护机械设备不受损伤。
然而,皮带传动也有其缺点,如传动效率较低、传动比不可调节等。
5. 皮带传动的应用皮带传动在各个领域都有广泛的应用。
在工业生产中,皮带传动常用于输送带、风机、压缩机等设备。
在交通运输行业,汽车发动机的曲轴就是通过皮带传动来驱动的。
6. 皮带传动的问题与解决方法在使用皮带传动时,可能会面临一些问题,如传动带的松弛、打滑等。
为了解决这些问题,我们可以采取张紧皮带、使用摩擦剂等方法。
此外,定期检查和维护也是维持皮带传动正常运行的关键。
7. 皮带传动的经济性分析使用皮带传动时,我们需要综合考虑其经济性。
除了传动效率和可靠性外,我们还需要考虑其使用寿命、维护成本等因素。
通过对比不同传动方式的经济性,我们可以选择最适合的传动方式。
总结起来,高一物理中的皮带传动知识点涉及到其基本原理、组成部分、分类、优缺点、应用、问题与解决方法以及经济性分析等方面。
正时皮带传动及其在发动机的经济性和NVH特性方面的优势展进潘利群盖茨优霓塔传动系统有限公司215021盖茨公司动力传动部一直从事汽车皮带传动系统的研发和制造,其正时皮带传动技术处于世界领先地位。
基于正时皮带传动系统分别处于干燥和油雾两种环境状况下的燃油经济性和声学特性的对比研究,本文着重介绍了正时皮带传动系统相对于链传动系统在发动机燃油经济性和NVH方面的优势。
1介绍目前,欧洲现代发动机顶置凸轮轴的驱动,应用最为广泛的技术是同步皮带传动。
近年来,盖茨公司在材料开发和传动系统优化设计等方面投入了大量的精力,研究可以达到与发动机等寿命的正时皮带传动系统。
最近几年,已经有许多可以与发动机等寿命的正时皮带传动系统成功地进入了市场。
与链传动相比,正时皮带传动有着显著的优势。
比如说优秀的延伸性能和良好的阻尼特性,保证了正时皮带在发动机整个寿命期间都能对凸轮轴的相位进行精确的控制,确保了发动机在燃油经济性和排放等方面处于最佳状态。
另一个重要的方面是,皮带传动系统可以通过一条皮带同时传动其他轮系辅件如水泵和喷油泵等,这对轮系布置是个很明显的优势。
本文主要探讨皮带传动对比于链传动的另外两个基本优势:减少摩擦损失和更佳的声学表现。
2功能定义不论是正时皮带传动还是正时链传动,其主要作用都是使发动机的凸轮轴与曲轴同步运动。
凸轮轴与曲轴间的任何相位误差都会导致燃油耗增加和排放恶化。
两种技术的基本设计要求是一致的,都要求持久耐用、结构紧凑、静音、高效、最优化的系统成本和保养成本。
汽车同步皮带是由耐热尼龙帆布、耐热合成橡胶和高拉伸模量的玻纤线绳组成的。
这些材料的组合所形成的产品的特性,能够承受很大的动态冲击载荷而不造成永久性的延伸和磨损。
相反的,对于由很多金属连接而成的链条,其刚度高但阻尼小,因此在承受大的动态冲击载荷时必定会产生磨损或永久性的延伸。
链条由于长时间的磨损而产生的延伸(比皮带大10倍)对于发动机排放控制是非常不利的。
在“泵喷嘴”柴油机上应用正时皮带就是一个很好的例子,对于这种高动态和高载荷的系统,链条技术是无法和正时皮带相竞争的。
布置在松边的张紧器起到保持系统张力的作用,并且可以补偿皮带或链条在系统寿命期内的磨损与延伸。
在皮带传动系统中,张力是由液压或弹簧加载装置通过采用球轴承的塑料带轮或者铁带轮提供,所有的皮带张紧装置都能够完全独立于发动机的机油润滑系统工作。
而链传动系统中的张力是由液压张紧器提供,并且绝大多数是通过塑料材质的摩擦导轨来施加的;链条张紧器必须直接连接到发动机的机油润滑系统。
链传动要求所有的皮带股都有附加导轨进行导向,以减小链条股的抖动。
皮带传动系统只是在皮带股很长或者皮带有可能与周围发动机零件碰到的情况下才需要增加附加惰轮。
最近,能在机油环境下工作的正时皮带被作为优先考虑的方案,该情况下,正时皮带被用于发动机内典型的链条环境中。
这可能是出于布置上的原因,但同时也是为了充分利用皮带传动的优势,例如更佳的N V H性能以及减少摩擦损失从而改善燃油经济性。
3试验设置盖茨和它在日本的兄弟公司——盖茨优霓塔亚洲,在皮带传动系统和链传动系统的摩擦损失对比方面进行了一系列研究。
在研究过程中,考虑到了张力大小或张紧轮种类等因素造成的影响,并且在两种传动系统之间进行了对比。
另一个研究是进行了正时皮带传动和链传动在声学性能上的对比。
3.1摩擦损失研究的试验概念摩擦损失研究是在一个允许安装不同气缸盖的试验台架上进行的,见图1。
该试验台架包括一个电动马达,它通过皮带驱动主轴,主轴上贴有测量驱动扭矩的应变片。
气缸盖安装在测试机顶部的加工平面上,凸轮轴通过驱动系统连接到主轴上。
为了控制测试环境,在试验台架的前端面装有一个罩住整个被测试系统的加热箱,加热箱内的温度控制在100℃。
试验台还包括一个可加热的压力机油系统,为气缸盖提供润滑,并给链传动系统的张紧器提供压力机油。
机油的温度控制在100℃,实时监控机油压力并对它进行调整以模拟发动机真实机油系统的状况。
试验机是一个三缸三气门的汽油机。
进行的对比试验包括不同种类的张紧装置的影响,以及两种不同类型的链条——滚子链和静音链,见图2。
链传动的测试是在普通工况有油润滑的环境下进行的,正时皮带传动的测试只在干燥无油的工况下进行。
图1研究摩擦损失的测试台架图2研究摩擦损失的三缸三气门发动机的驱动布局用于该研究的试验台的中心距离是可变的,这样就可以分别测量皮带传动系统有无张紧轮和链条传动系统有无导轨条件下的摩擦损失,由此可以进行下列评价:- 传动中的摩擦损失总和- 气门机构的摩擦损失 (A)- 驱动轴的轴承摩擦以及皮带/链条啮合的摩擦损失 (B)- 张紧轮/导轨的摩擦损失 (C)详见图3。
图3摩擦损失的分类3.2声学研究的测试概念声学对比试验是在发动机冷拖台架上进行的,使用的是一台量产的4缸1.2升四气门汽油机。
该发动机被进行了一系列的改动以便能够安装皮带或者链条凸轮轴驱动系统;拆除了活塞和连杆,并在全转速范围内实现机油温度和压力的控制。
图5 摩擦损失的定义图4 声学研究的试验轮系测量之前需要做一些准备工作,皮带传动系统的松边由一个特殊设计的导轨来导向和张紧,一个紧边惰轮用来改变皮带走向,见图4。
在这个研究中,节距为8m m 、宽为20m m 的皮带和21个齿的曲轴正时皮带轮被用来与标准的量产滚子链条和齿数为20的曲轴正时链轮进行比较。
两种配置都是在采用定张紧轮的条件下(冷态下安装张力150N )进行测量的。
所有的测试都是在半消声室内进行的,通过一个离驱动系统1m远的人工头和一个离驱动中心10c m 的近场麦克风同步进行测量。
4 摩擦损失的研究传动系统的摩擦损失通常被定义为传动的平均扭矩与0值之间的差值。
平均扭矩是由测得的驱动扭矩曲线下的面积积分而得到的,见图5。
在3气缸发动机上进行的摩擦损失研究,对下列几种状态进行了对比:-节距8.00m m 的正时皮带传动,固定张紧轮和三种张力的自动机械张紧轮; -节距8.00m m 的滚子链传动,设置在预置水平的液压自动张紧轮; - 节距6.35m m 的静音链传动,设置在预置水平的液压自动张紧轮。
4.1皮带传动的安装张力对摩擦损失的影响安装张力的范围从50N到300N,正时皮带系统的摩擦损失受到安装张力的影响:最大安装张力使得摩擦损失在发动机低速时增加了0.75N m,在发动机中高速时增加了0.5N m,见图6。
这些增大的摩擦损失可以解释为皮带与带轮之间摩擦的增加和张紧轮轴承的额外损失。
图6摩擦损失的对比4.2传动类型对摩擦损失的影响在发动机转速范围内,分别测量静音链系统和滚子链系统的最大摩擦损失。
测得的绝对值在3.9N m到4.3N m之间,两个链条系统的差值可达到0.3N m。
正时皮带系统的测量结果是最佳的,绝对值最小为2.6N m,最大为3.4N m。
因此,最好的链系统与对比的皮带系统的差异约为0.9N m~1.1N m,见图6。
4.3导轨/张紧轮的摩擦损失比较链传动系统中由导轨/张紧轮产生的摩擦损失是皮带传动系统中张紧轮的4到5倍。
显然,这是由于链系统是滑动摩擦而皮带系统是滚动摩擦。
试验中没有测量张力增大的影响。
4.4皮带传动系统中张紧轮类型对摩擦损失的影响在低安装张力下,采用自动张紧轮的皮带传动系统与采用固定张紧轮的系统相比并没有明显的改善。
但当安装张力增加时,在发动机不同的转速下,自动张紧轮会有0.3到1.0N m的改善。
4.5摩擦损失的总体比较在2000r p m时,轴承的摩擦损失占整个气门机构驱动系统总摩擦损失的50%,这在正时皮带和链传动系统中都得到了证实。
在皮带系统中,张紧轮的摩擦损失可以降到7%甚至更低,而在链传动系统中,导轨/张紧器的摩擦损失在15%-20%之间。
从整体上讲,皮带传动系统的摩擦损失比链传动要低30%,见图7。
图72000rpm结果汇总4.6改善燃油耗的计算评估燃油消耗量的公式见图8。
基于气门机构与正时传动系统的摩擦损失之和占整个发动机的总摩擦损失的20%[2]的假设,可以得到燃油耗下降2%的结果。
这种燃油耗的改善,加上皮带传动系统耐久后的延伸量很小——皮带传动在发动机整个寿命期内的正时精确度大大优于链传动系统,意味着采用皮带驱动凸轮轴的发动机设计,与链传动的发动机相比较,还能在整个寿命期内有效改善排放。
图8燃油耗改善的计算5声学对比的结果声学对比试验不是在摩擦损失试验台上,而是在前面提到过的4缸冷拖发动机上进行的。
两种配置的频谱图见图9。
对于链传动系统,啮合阶次(20阶)及其谐波(40阶和60阶)很明显。
对于正时皮带传动系统的测量结果,没有明显的啮合阶次(21阶)或谐波(42阶和63阶)。
图9对应于发动机转速的噪音傅立叶分析在进行声学研究的同时,也对噪音特性进行了主观评价,其结果是,链传动系统比正时皮带传动有着更大的金属噪音,并且发出一种很高的“啸叫”噪音让人更难忍受。
这种噪音反映在频谱图上就是在高频下出现的高声压值。
通常,链传动的整体噪音水平比皮带传动高2~5d B(A)。
人工头和近场麦克风的测量结果都证实了这个结论。
不过需要注意的是,这个研究是在没有燃烧噪音的电机冷拖发动机上进行的。
如果考虑到燃烧噪音,由于整体噪音的增大,测得的2~5d B(A)的差异将会略小一些。
6结论随着发动机的设计者和制造者追求更高的发动机效率以及排放法规的日益严格,越来越多的数据和测试结果证实了上面的研究结果,即对于凸轮轴的驱动,正时皮带传动比链传动更具有优势。
在降低燃油消耗量的同时,发动机的NVH性能也显著提高,发动机的正时相位和排放在整个寿命期内都可以得到更好的保持。
从发动机性能和声学方面来看,皮带传动系统的内在阻尼特性与可调整的刚度对于设计和模拟工程师而言也是它的优势。
皮带传动系统的这些特点都已经被广泛应用。
今日,一个合理设计的皮带传动系统可以达到或超过300,000km的设计寿命,同时能有效降低排放和提高燃油经济性,以及获得更佳的NVH性能。
参考文献:[1] El Mahamoud, M.A.; Ishiki, S; Kubota,A; Comparison of Friction Losses between belt and chain, VDI-Bericht 1758, 2003[2] Toyota Technical Review V ol. 50 No. 2; A study of low friction engine。