CN104597399A - 确定发动机整机式交流发电机台架试验时间的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种确定发动机整机式交流发电机台架试验时间的方法，计算整体式交流发电机2000h单体耐久试验累计转动次数N和累计消耗能量P；计算整体式交流发电机搭载整机进行交变负荷试验时1h累计转动次数N_交变和累计消耗能量P_交变；计算整体式交流发电机搭载整机进行全速全负荷试验时1h累计转动次数N_全负荷和累计消耗能量P_全负荷；α=N/ N_交变；β=P/ P_交变；整体式交流发电机搭载整机进行交变负荷试验时，其可靠性加载考核时间A，A=（α+β）/2 ；λ=N/ N_全负荷；θ=P/ P_全负荷；整体式交流发电机搭载整机进行全速全负荷试验时，其可靠性加载考核时间B，B=（λ+θ）/2；本发明保证了考核时间的充分合理。

Description

确定发动机整机式交流发电机台架试验时间的方法

技术领域

本发明属于发动机整体式交流发电机台架试验技术，具体涉及一种确定发动机整机式交流发电机台架试验时间的方法。

背景技术

可靠性试验是为了研究产品故障及其影响效果，为提高产品可靠性而进行的试验。发动机可靠性试验根据开发过程的需要分为台架可靠性试验和道路可靠性试验。QC/T 729-2005《汽车用交流发电机技术条件》中提出整体式交流发电机应能承受2000h耐久性试验或1200h道路试验。但在实际项目开发过程中由于开发周期紧、开发成本高及过程管控难等因素的影响，很多主机厂很难保证在开发周期中多次对同一整体式交流发电机进行完整单体耐久性试验或道路试验。为了确保整体式交流发电机的可靠性，整车厂在对发动机进行台架可靠性试验时同时会对发动机搭载的整体式交流发电机进行考核，但由于没有考核标准，整体式交流发电机搭载整机进行台架可靠性试验的时间是否满足设计要求很难把握。因此，有必要开发一种确定发动机整机式交流发电机台架试验时间的方法，以保证考核时间的充分合理性。

发明内容

本发明的目的是提供一种确定发动机整机式交流发电机台架试验时间的方法，以保证考核时间的充分合理性。

本发明所述的确定发动机整机式交流发电机台架试验时间的方法，

步骤一、计算整体式交流发电机2000h单体耐久试验累计转动次数N；

计算整体式交流发电机2000h单体耐久试验累计消耗能量P；

步骤二、计算整体式交流发电机搭载整机进行交变负荷试验时1h累计转动次数N_交变；

计算整体式交流发电机搭载整机进行交变负荷试验时1h累计消耗能量P_交变；

步骤三、计算整体式交流发电机搭载整机进行全速全负荷试验时1h累计转动次数N_全负荷；

计算整体式交流发电机搭载整机进行全速全负荷试验时1h累计消耗能量P_全负荷；

步骤四、计算整体式交流发电机2000h单体耐久试验累计转动次数N与整体式交流发电机搭载整机进行交变负荷试验时1h累计转动次数N_交变的当量关系α，α＝N/N_交变；

计算整体式交流发电机2000h单体耐久试验累计消耗能量P与整体式交流发电机搭载整机进行交变负荷试验时1h累计消耗能量P_交变的当量关系β，β＝P/P_交变；

步骤五、整体式交流发电机搭载整机进行交变负荷试验时，其可靠性加载考核时间A，A＝(α+β)/2，单位：h；

步骤六、计算整体式交流发电机2000h单体耐久试验累计转动次数N与整体式交流发电机搭载整机进行全速全负荷试验时1h累计转动次数N_全负荷的当量关系λ，λ＝N/N_全负荷；

计算整体式交流发电机2000h单体耐久试验累计消耗能量P与整体式交流发电机搭载整机进行全速全负荷试验时1h累计消耗能量P_全负荷的当量关系θ，θ＝P/P_全负荷；

步骤七、整体式交流发电机搭载整机进行全速全负荷试验时，其可靠性加载考核时间B，B＝(λ+θ)/2，单位：h。

本发明具有以下优点：利用发电机转动次数等效、消耗能量等效，计算出整体式交流发电机在台架搭载整机进行交变负荷试验或全速全负荷试验时的试验考核时间长度，其等同于单体2000h耐久性试验考核强度；满足整体式交流发电机主要失效模式：碳刷磨损及发电模块损坏，确保了考核时间的充分合理性，提高了试验的精准度。

附图说明

图1为本发明中发电机输出特性曲线；

图2为本发明中QC/T 729-2005《汽车用交流发电机技术条件》单体2000h耐久试验工况；

图3为本发明中GB/T 19055-2003《汽车发动机可靠性试验方法》国家标准中的交变负荷循环试验工况；

图4为本发明的流程图；

其中：全速全负荷工况为额定转速100％油门工况。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

本发明基于QC/T 729-2005《汽车用交流发电机技术条件》中明确的整体式交流发电机单体2000h耐久性试验工况及GB/T 19055-2003《汽车发动机可靠性试验方法》国家标准中的交变负荷循环试验工况、全速全负荷试验工况。利用发电机转动次数等效、消耗能量等效，计算整体式交流发电机在台架搭载整机进行交变负荷试验或全速全负荷试验时的试验考核时间长度，其等同于单体2000h耐久性试验考核强度。

如图4所示的确定发动机整机式交流发电机台架试验时间的方法，包括以下步骤：

步骤一、计算整体式交流发电机2000h单体耐久试验累计转动次数N。

计算整体式交流发电机2000h单体耐久试验累计消耗能量P。

步骤二、计算整体式交流发电机搭载整机进行交变负荷试验时1h累计转动次数N_交变。

计算整体式交流发电机搭载整机进行交变负荷试验时1h累计消耗能量P_交变。

步骤三、计算整体式交流发电机搭载整机进行全速全负荷试验时1h累计转动次数N_全负荷。

计算整体式交流发电机搭载整机进行全速全负荷试验时1h累计消耗能量P_全负荷。

步骤四、计算整体式交流发电机2000h单体耐久试验累计转动次数N与整体式交流发电机搭载整机进行交变负荷试验时1h累计转动次数N_交变的当量关系α，α＝N/N_交变。

计算整体式交流发电机2000h单体耐久试验累计消耗能量P与整体式交流发电机搭载整机进行交变负荷试验时1h累计消耗能量P_交变的当量关系β，β＝P/P_交变。

步骤五、整体式交流发电机搭载整机进行交变负荷试验时，其可靠性加载考核时间A，A＝(α+β)/2，单位：h。

步骤六、计算整体式交流发电机2000h单体耐久试验累计转动次数N与整体式交流发电机搭载整机进行全速全负荷试验时1h累计转动次数N_全负荷的当量关系λ，λ＝N/N_全负荷。

计算整体式交流发电机2000h单体耐久试验累计消耗能量P与整体式交流发电机搭载整机进行全速全负荷试验时1h累计消耗能量P_全负荷的当量关系θ，θ＝P/P_全负荷。

步骤七、整体式交流发电机搭载整机进行全速全负荷试验时，其可靠性加载考核时间B，B＝(λ+θ)/2，单位：h。

以下采用1.2L发动机所搭载整体式交流发电机，结合其2000h单体耐久试验工况，在固定加载40％负荷下(加载量根据试验需要可改变大小)，分别计算整体式交流发电机需要完成台架耐久试验时间(包括交变负荷试验及全速全负荷试验)。

1.2L发动机技术参数：

(1)发动机额定转速n_p＝6000r/min；

(2)最大扭矩转速n_m＝5200r/min；

(3)怠速n_i＝750r/min；

(4)超转速n_r＝105％×n_p＝6300r/min。

整体式交流发电机特性(参见图1)：

(1)热态输出电压：14V；

(2)额定输出电流：70A；

(3)整体式交流发电机与所搭载整机曲轴转速比：2.65：1；

(4)发电机最高转速15000r/min。

具体计算过程如下：

a、计算整体式交流发电机2000h单体耐久试验累计转动次数与累计消耗能量，参照图2。

累计转动次数：N＝(N1+N2+N3)×2000÷9；

其中：

N1＝25％n_max×80+50％n_max×80+100％n_max×15＝1125000转/3h；

N2＝25％n_max×80+50％n_max×80+100％n_max×15＝1125000转/3h；

N3＝25％n_max×80+50％n_max×80+100％n_max×15＝1125000转/3h；

得出：

N＝(N1+N2+N3)×2000÷9＝7.5×10⁸转；

累计消耗能量：P＝(P1+P2+P3)×2000÷9；

其中：

P1＝U(V)×20％I_R(A)×(80+80+15)(min)÷60÷1000≈0.57kW·h；

P2＝U(V)×40％I_R(A)×(80+80+15)(min)÷60÷1000≈1.14kW·h；

得出：P＝(P1+P2+P3)×2000÷9≈931.11kW·h。

b、结合交变负荷工况及整机特性计算出整体式交流发电机搭载整机进行交变负荷试验时1h累计转动次数与累计消耗能量(固定加载设备对发电机进行40％负荷加载)，参见图3。

累计转动次数：

N_交变＝平均转速n(r/min)÷60(s)×运行时间T(s)×工况数×转速比×1小时交变工况运行数；得出：

累计消耗能量：

P_交变＝发电机电压U(V)×加载电流I×运转时间T(s)×1小时交变工况运行数÷3600(s)÷1000；

其中：加载电流＝40％×70(A)+发动机运行固定消耗电流15(A)。

得出：

P_交变＝[14V×(40％×70A+15A)×1800s×2]÷3600s÷1000＝0.60kW·h；

得出：当量关系α，α＝N/N_交变＝949.4；当量关系β，β＝P/P_交变＝1551.9。

由以上得：此整体式交变发电机搭载1.2L发动机需要在40％加载量情况下运行交变负荷可靠性试验时间:A＝(α+β)/2＝1251(小时)。

c、结合全速全负荷工况及整机特性计算出整体式交流发电机搭载整机进行全速全负荷试验时1h累计转动次数与累计消耗能量(固定加载设备对发电机进行40％负荷加载)。

累计转动次数：

N_全负荷＝平均转速n(r/min)÷60(s)×运行时间T(s)×转速比×1小时交变工况运行数；

得出：N_全负荷＝6000÷60×3600×2.65×1＝9.5×10⁵转/1h；

累计消耗能量：

P_全负荷＝发电机电压U(V)×加载电流I×运转时间T(s)÷3600(s)÷1000；

其中：加载电流＝40％×70(A)+发动机运行固定消耗电流15(A)；

得出：

P_全负荷＝[14V×(40％×70A+15A)×3600s]÷3600s÷1000＝0.60kW·h；

得出：当量关系λ，λ＝N/N_全负荷＝789.5；当量关系θ，θ＝P/P_全负荷＝1551.9。

由以上得：此整体式交变发电机搭载1.2L发动机需要在40％加载量情况下运行全速全负荷可靠性试验时间:B＝(λ+θ)/2＝1171(小时)。

Claims (1)

1.一种确定发动机整机式交流发电机台架试验时间的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、计算整体式交流发电机2000h单体耐久试验累计转动次数N；

计算整体式交流发电机2000h单体耐久试验累计消耗能量P；

步骤二、计算整体式交流发电机搭载整机进行交变负荷试验时1h累计转动次数N_交变；

计算整体式交流发电机搭载整机进行交变负荷试验时1h累计消耗能量P_交变；

步骤三、计算整体式交流发电机搭载整机进行全速全负荷试验时1h累计转动次数N_全负荷；

计算整体式交流发电机搭载整机进行全速全负荷试验时1h累计消耗能量P_全负荷；

步骤四、计算整体式交流发电机2000h单体耐久试验累计转动次数N与整体式交流发电机搭载整机进行交变负荷试验时1h累计转动次数N_交变的当量关系α，α=N/ N_交变；

计算整体式交流发电机2000h单体耐久试验累计消耗能量P与整体式交流发电机搭载整机进行交变负荷试验时1h累计消耗能量P_交变的当量关系β，β=P/ P_交变；

步骤五、整体式交流发电机搭载整机进行交变负荷试验时，其可靠性加载考核时间A，A=（α+β）/2 ，单位：h；

步骤六、计算整体式交流发电机2000h单体耐久试验累计转动次数N与整体式交流发电机搭载整机进行全速全负荷试验时1h累计转动次数N_全负荷的当量关系λ，λ=N/ N_全负荷；

计算整体式交流发电机2000h单体耐久试验累计消耗能量P与整体式交流发电机搭载整机进行全速全负荷试验时1h累计消耗能量P_全负荷的当量关系θ，θ=P/ P_全负荷；

步骤七、整体式交流发电机搭载整机进行全速全负荷试验时，其可靠性加载考核时间B，B=（λ+θ）/2，单位：h。