CN107701467B - 水泵单体nvh性能评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水泵单体NVH性能评价方法，包括以下步骤：（1）台架布置：水泵安装在水泵安装座上，皮带轮固定在水泵上且通过皮带与提供动力的电机连接一起，电机安装在电机座上；（2）测点布置：在水泵出水口以及水泵轴承座中心处分别布置振动传感器，同时在水泵安装座以及电机座上分别布置振动传感器；（3）测试：启动电机，模拟发动机的转速，在预定时间内，使转速从零加速到发动机的临界转速，并获取各振动传感器所采集的数据；（4）结果分析：基于各振动传感器所采集的数据来评价水泵单体的NVH性能。即使在嘈杂的环境中通过本发明也能够对水泵的NVH性能进行评价和故障分析，且成本低，易实现。
Description
技术领域
本发明属于汽车发动机试验领域，具体涉及一种水泵单体NVH性能评价方法。
背景技术
目前，评价水泵的NVH性能通常要求在消声室中进行，因需配置消声室和声学传感器，其测试成本非常高，导致该工作的严重滞后。另外，水泵汽蚀现象会产生噪音和振动，引起过流部件的腐蚀破坏，导致水泵性能和效率下降。若在发动机台架实验上发生水泵汽蚀现象时，将导致发动机冷却液流量不足、局部过热；严重时，甚至会因涡流室穴严重而漏水最终导致发动机整体过热而报废。另外，发动机耐久性台架实验耗资巨大，如因水泵汽蚀而导致实验重做将得不尝试，故对水泵是否存在汽蚀现象进行检测，也显得非常重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种水泵单体NVH性能评价方法，即使在嘈杂的环境中也能对水泵的NVH性能进行评价和故障分析。
本发明所述的水泵单体NVH性能评价方法，包括以下步骤：
（1）台架布置：
水泵安装在水泵安装座上，皮带轮固定在水泵上且通过皮带与提供动力的电机连接一起，电机安装在电机座上；
（2）测点布置：
在水泵出水口以及水泵轴承座中心处分别布置振动传感器，同时在水泵安装座以及电机座上分别布置振动传感器；
（3）测试：
启动电机，模拟发动机的转速，在预定时间内，使转速从零加速到发动机的临界转速，并获取各振动传感器所采集的数据；
（4）结果分析：
基于各振动传感器所采集的数据来评价水泵单体的NVH性能。
进一步，所述基于各振动传感器所采集的数据来评价水泵单体的NVH性能，具体为：
（a）利用水泵出水口处的测试数据来评价水泵是否有汽蚀；
（b）利用水泵轴承座处的测试数据来评价水封以及轴承是否有异响。
进一步，所述步骤（a）具体为：
分析水泵出水口处的振动时域数据，若存在敲击特征，则再分析水泵安装座处的振动时域数据，若水泵安装座上处的振动时域数据在对应时间处无此对应敲击特征，则认为水泵汽蚀。
进一步，所述步骤（b）具体为：
分析水泵轴承座处的振动overall曲线是否光滑，若是，则表示水泵单体的NVH性能满足要求，若否，即振动overall曲线上出现了峰值，则需要对比水泵安装座处及电机座处的振动overall曲线在对应转速下是否存在峰值，若均不存在，则表示水封和/或轴承处存在异响，否则为台架影响测试；
对于有异响的水泵做异响分析时，采用恒定在异响转速下测试，测试时间为as，分析水泵的振动谱平均数据，若异响频率在2000Hz～2200Hz,则认为异响源为轴承，否则认为异响源为水封。
进一步，在距离水泵轴承座水平中心轴的右侧方布置有一声学传感器，且该声学传感器与皮带轮外平面处于同一平面上，声学传感器所采集的数据用于评价水泵近场噪声。
本发明的有益效果：
（1）本发明能够根据轴承座处以及水泵出水口处的振动特征来评价水泵单体NVH性能。因水泵内部水流直接影响对水泵的冲击，所以对于新开发水泵主要评价水泵出水口处的振动，一般要求其振动overall曲线越平滑越好，振动幅值越小越好。
（2）本发明测试方法简单，实用性强，并能够大幅度降低传统NVH评价要求的巨额投入，其在水泵单体性能台架上即可开展评价等工作，无需建设消声室以及布置声学传感器，极大地降低了成本。
附图说明
图1为台架以及水泵单体振动传感器布置主视示意图；
图2为台架以及水泵单体振动传感器布置轴视示意图；
图3为带传感器布置的水泵俯视示意图；
图4为带传感器布置的水泵轴视示意图；
图5为有汽蚀水泵的水泵出水口处对比振动时域数据示意图；
图6为水封异响水泵的轴承处对比振动overall曲线示意图；
图7为稳定转速下轴承座处振动谱平均数据示意图；
图中，1-电机座，2-电机，3-振动传感器，4-皮带，5-水泵，51-水泵出水口，52-水泵轴承座，53-水封，54-轴承，6-皮带轮，7-水泵安装座 ，8-声学传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示的水泵单体NVH性能评价方法，包括以下步骤：
（1）台架布置：
如图1和图2所示，水泵5安装在水泵安装座7上，皮带轮6固定在水泵5上且通过皮带4与提供动力的电机2连接一起，电机2安装在电机座1上，电机座1必须厚重，保证不会影响测试。
（2）测点布置：
如图3和图4所示，在水泵出水口51以及水泵轴承座52中心处分别布置振动传感器3，本发明主要评价此两个测点，其中，水泵出水口51出的测点主要用于评价水泵是否有汽蚀以及设计是否合理。水封53同轴装配在轴承54上，此处用轴承座52处的振动来评价水封53以及轴承54的异响。同时在水泵安装座7以及电机座1上分别布置振动传感器3，主要用于排除台架干扰信号。
（3）测试：
启动电机2，模拟发动机的转速，在预定时间内，使转速从零加速到发动机的临界转速（一般以每秒增加50转的速度加速），并获取各振动传感器3所采集的数据。
（4）结果分析：
本发明中，基于各振动传感器3所采集的数据来评价水泵单体的NVH性能，具体为：
（a）利用水泵出水口51处的测试数据来评价水泵是否有汽蚀，具体为：
分析水泵出水口51处的振动时域数据，若存在敲击特征，则再分析水泵安装座7上处的振动时域数据，若水泵安装座7上处的振动时域数据在对应时间处无此对应敲击特征，则认为水泵汽蚀。比如：如图5所示，在水泵出水口51处的振动时域数据上，在时间为15s～15.2s处有敲击特征，而水泵安装座7处的振动时域数据上在15s～15.2s处无此对应特征，则表示水泵汽蚀。
（b）利用水泵轴承座52处的测试数据来评价水封53以及轴承54是否有异响，具体为：
分析水泵轴承座52处的振动overall曲线是否光滑，若是，则表示水泵单体的NVH性能满足要求，若否，即振动overall曲线上出现了峰值，则需要对比水泵安装座7处及电机座1处的振动overall曲线在对应转速下是否也存在峰值；若均不存在，则表示水封53和/或轴承54处存在异响；否则为台架影响测试。
图1和图2所示，为了验证利用振动来评价水泵单体NVH性能的准确性，以及确保评价方法的科学严谨性，在距离水泵轴承座52水平中心轴右侧150mm处布置有一声学传感器8，且该声学传感器8与皮带轮6外平面处于同一平面上，声学传感器8所采集的数据用于评价水泵近场噪声。
图6中未给出电机座1处的振动overall曲线，即认为电机座1处的振动overall曲线光滑。从图6中可以看出，水泵轴承座52处的振动overall曲线在区域A和区域B处分别出现了峰值；水泵安装座7处的振动overall曲线在区域B处也出现了峰值；即说明区域B处的振动是由水泵安装座7引起的，而非水泵的问题。但水泵安装座7的振动overall曲线在A区域处未出现峰值，则说明区域A处的异响源于水泵。为了验证数据的准确性，再观察近场噪声overall曲线，从图6中可以得出，近场噪声overall曲线在A区域处刚好也出现了峰值，即进一步验证了此处的异响是来源于水泵。
对于有异响的水泵在对其做异响分析时，采用恒定在异响转速下测试，测试时间为as，a的取值为25s，或为26s，或为27s，或为28s，或为29s，或为30s，或为31s，或为32s、33s，或为34s，或为35s，分析水泵的振动谱平均数据，若异响频率在2000Hz～2200Hz,则认为异响源为轴承54，否则认为异响源为水封53。如图7所示，从图中可以得出，异响频率在2000Hz～2200Hz范围内，则表示异响源为轴承54。
Claims (5)
1.一种水泵单体NVH性能评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）台架布置：
水泵（5）安装在水泵安装座（7）上，皮带轮（6）固定在水泵（5）上且通过皮带（4）与提供动力的电机（2）连接一起，电机（2）安装在电机座（1）上；
（2）测点布置：
在水泵出水口（51）以及水泵轴承座（52）中心处分别布置振动传感器（3），同时在水泵安装座（7）以及电机座（1）上分别布置振动传感器（3）；
（3）测试：
启动电机（2），模拟发动机的转速，在预定时间内，使转速从零加速到发动机的临界转速，并获取各振动传感器（3）所采集的数据；
（4）结果分析：
基于各振动传感器（3）所采集的数据来评价水泵单体的NVH性能。
2.根据权利要求1所述的水泵单体NVH性能评价方法，其特征在于：所述基于各振动传感器（3）所采集的数据来评价水泵单体的NVH性能，具体为：
（a）利用水泵出水口（51）处的测试数据来评价水泵（5）是否有汽蚀；
（b）利用水泵轴承座（52）处的测试数据来评价水封（53）以及轴承（54）处是否有异响。
3.根据权利要求2所述的水泵单体NVH性能评价方法，其特征在于：所述步骤（a）具体为：
分析水泵出水口（51）处的振动时域数据，若存在敲击特征，则再分析水泵安装座（7）处的振动时域数据，若水泵安装座（7）处的振动时域数据在对应时间处无此对应敲击特征，则认为水泵汽蚀。
4.根据权利要求2或3所述的水泵单体NVH性能评价方法，其特征在于：所述步骤（b）具体为：
分析水泵轴承座（52）处的振动overall曲线是否光滑，若是，则表示水泵单体的NVH性能满足要求，若否，即振动overall曲线上出现了峰值，则需要对比水泵安装座（7）处及电机座（1）处的振动overall曲线在对应转速下是否存在峰值，若均不存在，则表示水封（53）和/或轴承（54）处存在异响，否则为台架影响测试；
对于有异响的水泵（5）做异响分析时，采用恒定在异响转速下测试，测试时间为as，分析水泵的振动谱平均数据，若异响频率在2000Hz～2200Hz,则认为异响源为轴承（54），否则认为异响源为水封（53）。
5.根据权利要求4所述的水泵单体NVH性能评价方法，其特征在于：在距离水泵轴承座（52）水平中心轴的右侧方布置有一声学传感器（8），且该声学传感器（8）与皮带轮（6）外平面处于同一平面上，声学传感器（8）所采集的数据用于评价水泵近场噪声。
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