CN105588635B - 调节张紧轮位置及张紧力优化正时皮带声品质的试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调节张紧轮位置及张紧力优化正时皮带声品质的试验方法，包括安装正时皮带轮系系统，布置噪声传感器、激光测振仪和转速传感器并与LMS测试系统的采集设备连接，设置LMS测试系统的通道参数，选取待测的张紧力以及张紧轮位置，模拟发动机加减速工况进行测量得到反映正时皮带的噪声、振动随曲轴皮带轮的转速变化的频谱图，改变张紧力以及张紧轮位置再进行测量，最终得到表现最好的一幅频谱图，将张紧轮布置在该幅频谱图所对应的张紧轮位置并使张紧力等于该幅频谱图所对应的张紧力时，正时皮带的声品质最优。该方法能在项目开发初期确定张紧轮位置及正时皮带的张紧力大小，获得可靠的正时皮带轮系系统。

Description

调节张紧轮位置及张紧力优化正时皮带声品质的试验方法

技术领域

本发明属于汽车NVH（即Noise Vibration Harshness，噪声振动和不平顺性）领域，具体涉及一种调节张紧轮位置及张紧力优化正时皮带声品质的试验方法，用于发动机正时系统开发前期。

背景技术

当前国内外机构关于提高正时皮带声品质的方法，主要是在正时系统开发初期进行CAE分析优化以及开发后期有限地改善张紧轮或正时皮带材料。

对于CAE分析优化，由于正时皮带工作状态与非工作状态时拉伸弯曲刚度、阻尼、摩擦系数参数差异较大，导致分析结论与最终试验性能表现差异较大。而后期优化的主要影响是延缓了项目开发进度，且其优化程度有限、优化成本高。在正时皮带轮系系统中张紧轮的布置位置以及正时皮带的张紧力大小是影响正时皮带声品质的重要因素，为了在兼顾开发进度、成本的同时获得较高的声品质，需要在项目开发初期用试验的方法获得可靠（即声品质最优）的正时皮带轮系系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种调节张紧轮位置及张紧力优化正时皮带声品质的试验方法，以在项目开发初期确定张紧轮位置及正时皮带的张紧力大小，获得可靠的正时皮带轮系系统。

本发明所述的调节张紧轮位置及张紧力优化正时皮带声品质的试验方法，采用的试验装置包括LMS测试系统（即市面上已有的LMS SCADAS多功能数据采集系统，包括采集设备和处理系统）、台架、带有调速器的调速电机、转速传感器、张力仪、张紧轮调节板、五个激光测振仪和八个噪声传感器，张紧轮调节板4的右端部开设有张紧轮安装孔、中部开设有调节板安装孔、左端部可通过调节螺栓固定在台架上。

其试验步骤包括：

第一步、将曲轴皮带轮、惰轮和两个凸轮轴皮带轮按照实车上的布置位置安装在台架上，将带有调速器的调速电机安装在台架下方，调速电机的输出轴与曲轴皮带轮连接，将正时皮带套在凸轮轴皮带轮、曲轴皮带轮上并与惰轮配合；将张紧轮调节板通过连接件与调节板安装孔的配合安装在台架上，并使张紧轮调节板能相对台架转动，张紧轮调节板形成以连接件为支点的调节杠杆；将张紧轮通过张紧轮安装孔安装在张紧轮调节板的右端并与正时皮带配合，将张紧轮调节板的左端部通过调节螺栓固定在台架上。调速电机带动曲轴皮带轮转动，正时皮带传动，模拟实车上发动机转动时，曲轴皮带轮转动，正时皮带的传动状态；张紧轮上的装配孔为偏心孔，可通过旋转张紧轮上的张紧力调节板，来改变张紧力的大小，实现张紧力的调节；拧松调节螺栓后通过张紧轮调节板相对于连接件的转动即可进行张紧轮位置调节，调节完成后再拧紧调节螺栓即可。

第二步、将八个噪声传感器分别布置在正时皮带外围的上方、左方、右方以及前方方向近场的C、D、E、F点以及远场的G、H、I、J点，用于测量正时皮带的噪声；将五个激光测振仪分别布置在正对五段正时皮带（正时皮带被张紧轮、曲轴皮带轮、惰轮和两个凸轮轴皮带轮间隔成五段）的K、L、M、N、P点，用于测量正时皮带的振动；将转速传感器布置在靠近曲轴皮带轮的位置，用于测量曲轴皮带轮的转速。

第三步、将五个激光测振仪、八个噪声传感器和转速传感器与LMS测试系统的采集设备连接，并且设置LMS测试系统的通道参数。

第四步、在正时皮带允许的最小张紧力与最大张紧力之间（包括最小张紧力、最大张紧力）选取m个张紧力，其中m≥5；在靠近凸轮轴皮带轮的O点（即张紧轮可以布置的上极限位置）与靠近曲轴皮带轮的B点（即张紧轮可以布置的下极限位置）之间（包括O点、B点）选取n个待测量的张紧轮位置，其中n≥5。

第五步、拧松调节螺栓，并用力作用于张紧轮调节板的左端部，使张紧轮调节板相对于连接件转动，张紧轮调节板的右端部带着张紧轮转动到第四步中选取的某个待测量的张紧轮位置，然后拧紧调节螺栓。

第六步、旋转张紧轮上的张紧力调节板，使张力仪测量到的张紧力等于第四步中选取的某个张紧力。

第七步、通过调速电机上的调速器调节调速电机的转速，使其从第一转速设定值均匀加速到第二转速设定值，然后再从第二转速设定值均匀减速到第一转速设定值，在该加减速工况下，LMS测试系统的采集设备采集五个激光测振仪测量的正时皮带振动信号、八个噪声传感器测量的正时皮带噪声信号、转速传感器测量的曲轴皮带轮的转速信号，并送入LMS测试系统进行处理分析，得到反映正时皮带的噪声、振动随曲轴皮带轮的转速变化的频谱图（即具有斑点状图形的频谱图）。

第八步、旋转张紧轮上的张紧力调节板，使张力仪测量到的张紧力等于第四步中选取的下一个张紧力。

第九步、按顺序重复第七、第八步，直至将第四步中选取的m个张紧力测完，得到m幅噪声随曲轴皮带轮的转速变化的频谱图（即具有斑点状图形的频谱图）和对应的m幅振动随曲轴皮带轮的转速变化的频谱图（即具有斑点状图形的频谱图）。

第十步、从第九步的m幅噪声随曲轴皮带轮的转速变化的频谱图中选出表现最好（即斑点状图形最少）的一幅，保存该幅频谱图，并记录该幅频谱图所对应的张紧力以及张紧轮位置。

第十一步、拧松调节螺栓，转动张紧轮调节板使张紧轮到达第四步中选取的下一个待测量的张紧轮位置，然后拧紧调节螺栓。

第十二步、按顺序重复第六、第七、第八、第九、第十、第十一步，直至将第四步中选取的n个待测量的张紧轮位置测完，得到n幅噪声随曲轴皮带轮的转速变化的频谱图以及对应的n组张紧力和张紧轮位置。

第十三步、从第十二步的n幅噪声随曲轴皮带轮的转速变化的频谱图中选出表现最好（即斑点状图形最少）的一幅，记录该幅频谱图所对应的那组张紧力和张紧轮位置，在该幅频谱图所对应的张紧轮位置布置张紧轮并使张紧力等于该幅频谱图所对应的张紧力时，正时皮带的声品质最优，该幅频谱图所对应的张紧轮位置为正时皮带声品质最优点。

为了使张紧轮位置调节更方便，所述张紧轮调节板的左部呈“ㄥ”形，其倾斜臂上开设有与调节螺栓配合的弧形调节孔，调节螺栓安装在台架上，通过摆动张紧轮调节板的倾斜臂，使弧形调节孔相对于调节螺栓运动，可改变张紧轮位置（即实现张紧轮位置的调节）。

本发明采用张紧轮调节板对张紧轮位置进行调节，采用张紧轮上的张紧力调节板对正时皮带的张紧力进行调节，采用张力仪对正时皮带的张紧力进行测量，采用激光测振仪对正时皮带的振动进行测量，采用噪声传感器对正时皮带的噪声进行测量，采用带有调速器的调速电机带动曲轴皮带轮转动，用转速传感器测量曲轴皮带轮的转速，模拟发动机加减速工况，并且将各路测量信号输入LMS测试系统的采集设备中，由LMS测试系统分析、处理，得到反映正时皮带的噪声、振动随曲轴皮带轮的转速变化的频谱图。其利用不同张紧力以及不同张紧轮位置测量的数据（得到的频谱图）来确定最终的张紧轮位置以及正时皮带的张紧力大小，从而优化了正时皮带声品质，用在项目开发初期，能获得可靠的正时皮带轮系系统，解决了CAE分析的误差和后期优化成本高等问题。

附图说明

图1为张紧轮调节板与正时皮带轮系系统的位置关系示意图。

图2为张紧轮调节板的结构示意图。

图3为张紧轮的结构示意图。

图4为激光测振仪、噪声传感器和转速传感器的布置示意图。

图5为噪声传感器在正时皮带外围的前方方向的布置示意图。

图6为某噪声通道时域数据示意图。

图7为某激光测振通道时域数据示意图。

图8为转速通道时域数据示意图。

图9为某通道的频谱图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。

如图1至图5所示，调节张紧轮位置及张紧力优化正时皮带声品质的试验方法，采用的试验装置包括LMS测试系统（即市面上已有的LMS SCADAS多功能数据采集系统，包括采集设备和处理系统）、台架1、带有调速器的调速电机、转速传感器11（采用光电式转速传感器，即光电头）、张力仪8（为手持式数显张力仪，测量后可直接显示张紧力大小）、张紧轮调节板4、五个激光测振仪9和八个噪声传感器10。张紧轮调节板4的右端部开设有张紧轮安装孔41、中部开设有调节板安装孔42，张紧轮调节板4的左部呈“ㄥ”形，其倾斜臂上开设有弧形调节孔43，台架1上安装有与弧形调节孔43配合的调节螺栓12，张紧轮调节板4的倾斜臂可通过弧形调节孔43与调节螺栓12的配合固定在台架1上，而摆动张紧轮调节板4的倾斜臂，使弧形调节孔43相对于调节螺栓12运动，则可改变张紧轮位置，实现张紧轮位置的调节。

如图1至图9所示，具体试验步骤包括：

第一步、将曲轴皮带轮6、惰轮7和两个凸轮轴皮带轮2按照实车上的布置位置安装在台架1上，将带有调速器的调速电机安装在台架1下方，调速电机的输出轴与曲轴皮带轮6连接，将正时皮带5套在凸轮轴皮带轮2、曲轴皮带轮6上并与惰轮7配合；将张紧轮调节板4通过连接件13与调节板安装孔42的配合安装在台架1上，并使张紧轮调节板4能相对台架1转动，张紧轮调节板4形成以连接件13为支点的调节杠杆；将张紧轮3通过张紧轮安装孔41安装在张紧轮调节板4的右端并与正时皮带5配合，将张紧轮调节板4的倾斜臂通过调节螺栓12固定在台架1上。调速电机带动曲轴皮带轮6转动，正时皮带5传动，模拟实车上发动机转动时，曲轴皮带轮6转动，正时皮带5的传动状态；张紧轮3上的装配孔31为偏心孔，可通过旋转张紧轮3上的张紧力调节板32，来改变张紧力的大小，实现张紧力的调节；拧松调节螺栓12后通过张紧轮调节板4相对于连接件13的转动即可进行张紧轮位置调节，调节完成后再拧紧调节螺栓12即可。

第二步、将八个噪声传感器10分别布置在正时皮带5外围的上方、左方、右方以及前方方向近场0.15m处的C、D、E、F点以及远场1m处的G、H、I、J点，用于测量正时皮带的噪声；将五个激光测振仪9分别布置在正对五段正时皮带（正时皮带5被张紧轮3、曲轴皮带轮6、惰轮7和两个凸轮轴皮带轮2间隔成五段）的K、L、M、N、P点，用于测量正时皮带的振动（激光测振仪9在工作时，通过从内部射出红色激光来测试正时皮带振动，为非接触式测量）；将转速传感器11布置在靠近曲轴皮带轮6的位置，用于测量曲轴皮带轮的转速。

第三步、将五个激光测振仪9、八个噪声传感器10和转速传感器11与LMS测试系统的采集设备连接，并且设置LMS测试系统的通道参数。

第四步、在正时皮带5允许的最小张紧力与最大张紧力之间（包括最小张紧力、最大张紧力）由小到大选取m个张紧力，其中m=5；在靠近凸轮轴皮带轮2的O点（即张紧轮3可以布置的上极限位置）与靠近曲轴皮带轮6的B点（即张紧轮3可以布置的下极限位置）之间（包括O点、B点）由上至下选取n个待测量的张紧轮位置，其中n=7。

第五步、拧松调节螺栓12，摆动张紧轮调节板4的倾斜臂，使张紧轮调节板4相对于连接件13转动，张紧轮调节板4的右端部带着张紧轮3转动到第四步中选取的第一个待测量的张紧轮位置（即图1中的O点），然后拧紧调节螺栓12。

第六步、旋转张紧轮3上的张紧力调节板32，使张力仪8测量到的张紧力等于第四步中选取的第一个张紧力（即最小张紧力）。

第七步、通过调速电机上的调速器调节调速电机的转速，使其从500rpm按照每秒25rpm的速率加速到3000rpm，然后再从3000rpm按照每秒25rpm的速率减速到500rpm，在该加减速工况下，LMS测试系统的采集设备采集五个激光测振仪9测量的正时皮带振动信号、八个噪声传感器10测量的正时皮带噪声信号、转速传感器11测量的曲轴皮带轮6的转速信号，并送入LMS测试系统的处理系统，可以得到每个通道的时域数据（图6、图7、图8示意性的表示了某通道的时域数据），将这些时域数据经LMS测试系统的软件分析后，可以得到反映正时皮带的噪声、振动随曲轴皮带轮的转速变化的频谱图（即具有斑点状图形的频谱图），比如图9的通道所示的噪声随曲轴皮带轮的转速变化的频谱图，另外，振动随曲轴皮带轮的转速变化的频谱图（未示出）的表现与图9相似，由于噪声基本上是由于振动产生的，在进行正时皮带声品质判断时，主要是参考噪声随曲轴皮带轮的转速变化的频谱图。

第八步、旋转张紧轮3上的张紧力调节板32，使张力仪8测量到的张紧力等于第四步中选取的下一个张紧力。

第九步、按顺序重复第七、第八步，直至将第四步中选取的5个张紧力测完，得到5幅噪声随曲轴皮带轮的转速变化的频谱图（即具有斑点状图形的频谱图）和对应的5幅振动随曲轴皮带轮的转速变化的频谱图（即具有斑点状图形的频谱图）。

第十步、从第九步的5幅噪声随曲轴皮带轮的转速变化的频谱图中选出斑点状图形最少的一幅，保存该幅频谱图，并记录该幅频谱图所对应的张紧力以及张紧轮位置。

第十一步、拧松调节螺栓12，转动张紧轮调节板4使张紧轮3到达第四步中选取的下一个待测量的张紧轮位置（比如图1中的A点），然后拧紧调节螺栓12。

第十二步、按顺序重复第六、第七、第八、第九、第十、第十一步，直至将第四步中选取的7个待测量的张紧轮位置测完，得到7幅噪声随曲轴皮带轮的转速变化的频谱图以及对应的7组张紧力和张紧轮位置。

第十三步、从第十二步的7幅噪声随曲轴皮带轮的转速变化的频谱图中选出斑点状图形最少的一幅，记录该幅频谱图所对应的那组张紧力和张紧轮位置，在该幅频谱图所对应的张紧轮位置布置张紧轮并使张紧力等于该幅频谱图所对应的张紧力时，正时皮带的声品质最优，该幅频谱图所对应的张紧轮位置为正时皮带声品质最优点。

Claims (2)

1.一种调节张紧轮位置及张紧力优化正时皮带声品质的试验方法，其特征在于：

采用的试验装置包括LMS测试系统、台架（1）、带有调速器的调速电机、转速传感器（11）、张力仪（8）、张紧轮调节板（4）、五个激光测振仪（9）和八个噪声传感器（10），张紧轮调节板（4）的右端部开设有张紧轮安装孔（41）、中部开设有调节板安装孔（42）、左端部能够通过调节螺栓（12）固定在台架上；

其试验步骤包括：

第一步、将曲轴皮带轮（6）、惰轮（7）和两个凸轮轴皮带轮（2）按照实车上的布置位置安装在台架（1）上，将带有调速器的调速电机安装在台架（1）下方，调速电机的输出轴与曲轴皮带轮（6）连接，将正时皮带（5）套在凸轮轴皮带轮（2）、曲轴皮带轮（6）上并与惰轮（7）配合；将张紧轮调节板（4）通过连接件（13）与调节板安装孔（42）的配合安装在台架（1）上，并使张紧轮调节板（4）能相对台架转动，张紧轮调节板（4）形成以连接件（13）为支点的调节杠杆；将张紧轮（3）通过张紧轮安装孔（41）安装在张紧轮调节板的右端并与正时皮带（5）配合，将张紧轮调节板（4）的左端部通过调节螺栓（12）固定在台架（1）上；

第二步、将八个噪声传感器（10）分别布置在正时皮带外围的上、左、右以及前方方向近场的C、D、E、F点以及远场的G、H、I、J点；将五个激光测振仪（9）分别布置在正对五段正时皮带的K、L、M、N、P点；将转速传感器（11）布置在靠近曲轴皮带轮（6）的位置；

第三步、将五个激光测振仪（9）、八个噪声传感器（10）和转速传感器（11）与LMS测试系统的采集设备连接，并且设置LMS测试系统的通道参数；

第四步、在正时皮带允许的最小张紧力与最大张紧力之间选取m个张紧力，其中m≥5；在靠近凸轮轴皮带轮（2）的O点与靠近曲轴皮带轮（6）的B点之间选取n个待测量的张紧轮位置，其中n≥5；

第五步、拧松调节螺栓（12），并用力作用于张紧轮调节板（4）的左端部，使张紧轮调节板（4）相对于连接件（13）转动，张紧轮调节板（4）的右端部带着张紧轮（3）转动到第四步中选取的某个待测量的张紧轮位置，然后拧紧调节螺栓（12）；

第六步、旋转张紧轮（3）上的张紧力调节板（32），使张力仪（8）测量到的张紧力等于第四步中选取的某个张紧力；

第七步、通过调速电机上的调速器调节调速电机的转速，使其从第一转速设定值均匀加速到第二转速设定值，然后再从第二转速设定值均匀减速到第一转速设定值，在该加减速工况下，LMS测试系统的采集设备采集五个激光测振仪（9）测量的正时皮带振动信号、八个噪声传感器（10）测量的正时皮带噪声信号、转速传感器（11）测量的曲轴皮带轮的转速信号，并送入LMS测试系统进行处理分析，得到反映正时皮带的噪声、振动随曲轴皮带轮的转速变化的频谱图；

第八步、旋转张紧轮（3）上的张紧力调节板（32），使张力仪（8）测量到的张紧力等于第四步中选取的下一个张紧力；

第九步、按顺序重复第七、第八步，直至将第四步中选取的m个张紧力测完，得到m幅噪声随曲轴皮带轮的转速变化的频谱图和对应的m幅振动随曲轴皮带轮的转速变化的频谱图；

第十步、从m幅噪声随曲轴皮带轮的转速变化的频谱图中选出表现最好的一幅，保存该幅频谱图，并记录该幅频谱图所对应的张紧力以及张紧轮位置；

第十一步、拧松调节螺栓（12），转动张紧轮调节板（4）使张紧轮（3）到达第四步中选取的下一个待测量的张紧轮位置，然后拧紧调节螺栓（12）；

第十二步、按顺序重复第六、第七、第八、第九、第十、第十一步，直至将第四步中选取的n个待测量的张紧轮位置测完，得到n幅噪声随曲轴皮带轮的转速变化的频谱图以及对应的n组张紧力和张紧轮位置；

第十三步、从n幅噪声随曲轴皮带轮的转速变化的频谱图中选出表现最好的一幅，记录该幅频谱图所对应的张紧力以及张紧轮位置，在该幅频谱图所对应的张紧轮位置布置张紧轮并使张紧力等于该幅频谱图所对应的张紧力时，正时皮带的声品质最优。

2.根据权利要求1所述的调节张紧轮位置及张紧力优化正时皮带声品质的试验方法，其特征在于：所述张紧轮调节板（4）的左部呈“ㄥ”形，其倾斜臂上开设有与调节螺栓（12）配合的弧形调节孔（43），所述调节螺栓（12）安装在台架（1）上，通过摆动张紧轮调节板（4）的倾斜臂，使弧形调节孔（43）相对于调节螺栓（12）运动可改变张紧轮位置。