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车辆发动机载荷谱及应用分析

时间:2023-08-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:设计使用载荷谱是供新机设计使用的载荷谱,是在发动机设计阶段为进行零部件疲劳损伤和磨损失效分析以及零部件试验所编制的载荷谱。发动机零部件载荷谱。发动机零部件载荷谱是适用于发动机特定零部件的载荷谱,由该零部件寿命、可靠性和强度分析与试验考核相关的载荷参数构成。

车辆发动机载荷谱及应用分析

1.按载荷来源分类

按载荷来源分类,发动机载荷谱可分为应力谱、温度谱、振动谱、磨损谱、操纵谱(包括起动、加速、挡位变换、液力/机械工况切换等)和声载荷谱等。

2.按编谱目的分类

(1)试验载荷谱。试验载荷谱主要用于发动机部件以及整机的疲劳、耐久性试验。

(2)应力谱。应力谱主要用于估算发动机结构关键部件的疲劳寿命,用于进行疲劳失效分析。

(3)磨损谱。磨损谱主要用于计算发动机关键磨损部件的磨损量,用于磨损失效分析。

3.按发动机全寿命管理周期分类

(1)设计使用载荷谱。设计使用载荷谱是供新机设计使用的载荷谱,是在发动机设计阶段为进行零部件疲劳损伤和磨损失效分析以及零部件试验所编制的载荷谱。设计使用载荷谱是一种预计谱,可由任务相同、结构相近的现役发动机载荷谱经验推断得到,也可通过模拟器模拟、数值仿真得到。

(2)服役使用载荷谱。服役使用载荷谱是在发动机投入使用后,通过仪器记录、使用跟踪、调查和测试等方式来获取大量实测数据,经统计处理后制定实际使用的载荷谱。服役使用载荷谱是供现役发动机使用的载荷谱,又称实测谱,是由发动机载荷实测得到的,可用于发动机的定寿和延寿研究。

4.按载荷顺序分类

(1)无顺序载荷谱。无顺序载荷谱是指各级载荷大小的实有出现频数和累计出现频数。这种谱中没有载荷顺序的信息,其主要用于编制程序块谱,还可用于判断和比较各种载荷谱的严重程度。

(2)等幅谱。等幅谱是指载荷大小为某一定值的载荷谱,即最大应力和应力幅均不随时间历程变化,其载荷顺序是单一的。等幅谱是最简单的载荷谱,试验时易实现,并且计算方便,但与实际情况差别大。这种谱主要用于材料疲劳性能试验,也用于疲劳分析方法的研究,有时还用于比较两个结构疲劳性能的优劣。(www.xing528.com)

(3)程序块谱。程序块谱是指在一个载荷谱块中,载荷顺序为固定顺序的载荷谱。程序块谱为按载荷水平和循环次数组成小块,各小块再排列成程序块。一个载荷谱块又称一个载荷谱周期,其可大可小,最大的可用一个寿命期作为一个载荷谱块,小的可用一次任务段作为一个载荷谱块。固定的载荷顺序一般为低-高-低、低-高或高-低等,如图1-3所示。

图1-3 程序块谱

(4)随机谱。随机谱是指载荷水平和载荷顺序按真实情况排列的载荷谱。随机谱较真实,但复杂。随着计算机和疲劳试验机的发展,目前在设计和试验时采用随机谱已无困难。

5.按任务剖面形式分类

(1)任务段谱。任务段谱是以各种任务中的一次任务作为编谱单元编制的载荷谱。

(2)任务谱。任务谱是以某一类任务段作为编谱单元编制的载荷谱。

(3)总谱。总谱是按所有使用情况编制的载荷谱,可由任务段谱或任务谱导出。

6.按适用对象分类

(1)发动机整机载荷谱。发动机整机载荷谱适用于整台发动机,由发动机的总体性能和运行参数(发动机转速、油门齿杆位置、平均有效压力、发动机扭矩或功率等)构成,综合反映发动机在使用中的载荷状况。发动机整机载荷谱因其统计的对象是发动机的主要工作参数,故只能反映发动机总体受载的状况,通常整机载荷谱可用于编制发动机台架考核规范。

(2)发动机零部件载荷谱。发动机零部件载荷谱是适用于发动机特定零部件的载荷谱,由该零部件寿命、可靠性和强度分析与试验考核相关的载荷参数构成。例如,曲轴、连杆的载荷谱主要由曲轴转速、气缸压力构成;压气机的载荷谱主要由压气机转速构成。发动机零部件载荷谱一般可通过发动机整机载荷谱转换得到。

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