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本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)
汽車低溫試驗(yàn)室設(shè)計(jì)
系部名稱： 汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)班級(jí)： 車輛工程 B07-11班
學(xué)生姓名： 劉宇
指導(dǎo)教師： 鮑宇
職 稱： 高級(jí)實(shí)驗(yàn)師
黑 龍 江 工 程 學(xué) 院
二○一一年六月
The Graduation Design for Bachelor's Degree
Automobile Cryogenic Lab Design
Candidate：Liuyu
Specialty：Vehicle Engineering
Class：B07-11
Supervisor：Advanced laboratory. Baoyu
Heilongjiang Institute of Technology
2011-06·Harbin
黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
摘 要
汽車經(jīng)過(guò)百年的發(fā)展已經(jīng)走入千家萬(wàn)戶，汽車不再是奢侈品而是人類現(xiàn)代化的一個(gè)標(biāo)志，人們對(duì)于汽車的各項(xiàng)功能要求越來(lái)越高，汽車的使用范圍越來(lái)越廣泛，在世界的各個(gè)角落都有汽車的身影，汽車在寒冷地帶的使用對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)是一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。
機(jī)動(dòng)車輛因氣候寒冷將會(huì)造成燃油汽化性能差、潤(rùn)滑油粘度增大、蓄電池工作能力差（端電壓低）等問題，使發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難嚴(yán)重影響了車輛的正常工作，尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)，長(zhǎng)時(shí)間在低溫環(huán)境下工作會(huì)產(chǎn)生如下危害縮短發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命：發(fā)動(dòng)機(jī)的功率下降、油耗增加、輪胎強(qiáng)度減弱、潤(rùn)滑油質(zhì)量降低、其它附屬器件變硬變脆，使行車條件明顯變差，由于我國(guó)在冬季大部分地區(qū)都處在較寒冷的地區(qū)，因此這些故障現(xiàn)象表現(xiàn)的尤為突出，低溫冷啟動(dòng)也是發(fā)動(dòng)機(jī)一個(gè)重要的指標(biāo)，低溫試驗(yàn)室對(duì)于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在低溫環(huán)境中運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效的動(dòng)態(tài)模擬分析對(duì)比得出改進(jìn)數(shù)據(jù)以便于汽車的改進(jìn)升級(jí)，低溫試驗(yàn)室對(duì)于汽車的未來(lái)發(fā)展有重要的意義。
文中介紹了結(jié)合黑龍江工程學(xué)院汽車工程中心現(xiàn)有場(chǎng)地條件進(jìn)行設(shè)備布置安裝調(diào)試，對(duì)整車性能檢測(cè)設(shè)備選用布局、發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)檢測(cè)設(shè)備選用布局、冷凍負(fù)荷計(jì)算、制冷設(shè)備選用、試驗(yàn)功能體現(xiàn)等進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，并對(duì)不同選擇方案進(jìn)行了比較分析，保證了設(shè)計(jì)的合理性、先進(jìn)性及實(shí)用性，敘述了在選用設(shè)備時(shí)出現(xiàn)的問題及相關(guān)設(shè)備的工作原理。
關(guān)鍵詞：低溫試驗(yàn)室；整車低溫性能檢測(cè)；發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)；冷凍負(fù)荷；底盤測(cè)功機(jī)
ABSTRACT
Car through a century of development has into households, cars are no longer a luxury but a sign of modern human beings, people of the functional requirements for the car increasing, more and more extensive use of the car in the world every corner of the figure has a car, used car in the cold zone of the engine is a severe test.
Motor vehicle fuel due to cold weather will cause vaporization of poor performance, lubricating oil viscosity, the battery working poor (low voltage) and other issues, the engine difficult to start seriously affected the normal operation of the vehicle, especially the engine, for a long time work at low temperatures will produce the following hazards shorten the life of the engine: the engine power down, fuel, tires weakening of the lower quality lubricants, and other ancillary devices hard brittle, so that driving conditions deteriorated significantly, due to China's in most parts of the winter in colder areas, so the performance of these symptoms are particularly prominent, low-temperature cold-start engine is also an important indicator of low-temperature laboratory for the car engine running at a low temperature environment for effective analysis and comparison of the dynamic simulation Improved data obtained for the improvement in car upgrades, low temperature test chamber for the car of the future development of important significance.
This paper introduces the combination of Heilongjiang Institute of Vehicle Engineering Laboratory automotive temperature conditions of the existing site layout equipment installation and commissioning, performance testing equipment used on the vehicle layout, the engine dynamometer testing equipment used layout, cooling load calculations, selection of refrigeration equipment, test functions reflect such a detailed description of the different options and a comparative analysis to ensure the rational design, advanced and practical, described in the selection of equipment problems and related equipment works.
Keywords: Low-temperature laboratory；vehicle low temperature performance testing；engine dynamometer； cooling load；chassis dynamometer
I
黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
目 錄
摘要 I
Abstract II
第1章 緒 論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2現(xiàn)有布置條件 1
1.2.1場(chǎng)地布置條件 1
1.2.2主要技術(shù)要求 1
1.3國(guó)內(nèi)外汽車發(fā)展現(xiàn)狀 2
1.3.1國(guó)外汽車發(fā)展現(xiàn)狀 2
1.3.2中國(guó)汽車發(fā)展現(xiàn)狀 2
1.4汽車低溫試驗(yàn)室發(fā)展趨勢(shì) 3
1.5本文課題研究的主要內(nèi)容與技術(shù)路線 3
第2章 低溫試驗(yàn)室功能實(shí)現(xiàn)及計(jì)算 5
2.1冷凍負(fù)荷計(jì)算 5
2.1.1滲入熱計(jì)算 5
2.1.2試驗(yàn)車排熱量計(jì)算 6
2.1.3發(fā)動(dòng)機(jī)排熱量計(jì)算 7
2.1.4通風(fēng)換熱量及操作熱量計(jì)算 8
2.1.5其它設(shè)備熱量計(jì)算 9
2.2制冷時(shí)間計(jì)算 9
2.3制冷設(shè)備的設(shè)計(jì)與選用 10
2.3.1制冷系統(tǒng)形式的選擇 10
2.3.2壓縮機(jī)的選擇 10
2.3.3制冷設(shè)備的選擇 10
2.3.4溫控設(shè)備選用 10
2.4 本章小結(jié) 10
第3章 汽車低溫試驗(yàn)室布局設(shè)計(jì)方案 12
3.1設(shè)計(jì)方案的背景條件 12
3.2試驗(yàn)室布局的確定 12
3.3布局設(shè)計(jì)方案的確定 13
3.4其它附屬設(shè)備 14
3.4.1簡(jiǎn)易起重機(jī) 14
3.4.2保溫門的設(shè)計(jì) 15
3.4.3保溫材料 15
3.5 本章小結(jié) 15
第4章 發(fā)動(dòng)機(jī)性能檢測(cè)設(shè)備布置 16
4.1發(fā)動(dòng)機(jī)性能檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)組成 16
4.2發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 16
4.2.1發(fā)動(dòng)機(jī)基本參數(shù) 16
4.2.2發(fā)動(dòng)機(jī)其它參數(shù) 16
4.3發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)的選用 16
4.3.1發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)分類 16
4.3.2各發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)特點(diǎn) 16
4.3.3電渦流測(cè)功機(jī)的選用 16
4.3.4電渦流測(cè)功機(jī)主要用途 17
4.3.5電渦流測(cè)功機(jī)結(jié)構(gòu)組成與工作原理 17
4.3.6電渦流測(cè)功機(jī)主要技術(shù)指標(biāo) 18
4.3.7電渦流測(cè)功機(jī)的安裝與校正 19
4.3.8測(cè)功器的校正 21
4.3.9電渦流測(cè)功機(jī)安裝尺寸表 23
4.3.10聯(lián)軸器聯(lián)接尺寸 24
4.4測(cè)功機(jī)固定螺栓的校核 25
4.4.1螺栓的切向受力分析 25
4.4.2螺栓的軸向受力分析 26
4.5地腳螺栓的校核 28
4.5.1螺栓的切向受力分析 28
4.5.2螺栓的軸向受力分析 29
4.6臺(tái)架鋼板連接螺栓校核 31
4.6.1螺栓的切向受力分析 31
4.6.2螺栓的軸向受力分析 32
4.7 發(fā)動(dòng)機(jī)定位螺栓校核 34
4.7.1螺栓的切向受力分析 34
4.7.2螺栓的軸向受力分析 35
4.8 本章小結(jié) 37
第5章 整車性能檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)設(shè)備布置 38
5.1整車性能試驗(yàn)臺(tái)的組成 38
5.2試驗(yàn)車的選用 38
5.3底盤測(cè)功機(jī)設(shè)計(jì)選用 38
5.3.1底盤測(cè)功機(jī)分類形式 38
5.3.2底盤測(cè)功機(jī)功能? 38
5.3.3底盤測(cè)功機(jī)技術(shù)要求 39
5.3.4滾筒設(shè)計(jì)要求 39
5.3.5滾筒中心距 39
5.3.6滾筒表面徑向圓跳動(dòng)量 40
5.3.7實(shí)驗(yàn)室選用底盤測(cè)功機(jī)型號(hào) 41
5.4 本章小結(jié) 42
第6章 試驗(yàn)功能體現(xiàn) 43
6.1發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)功能體現(xiàn) 43
6.2整車檢測(cè)試驗(yàn)功能體現(xiàn) 45
6.3檢測(cè)輸出設(shè)備型號(hào)的選擇 47
6.4本章小結(jié) 48
結(jié)論 49
參考文獻(xiàn) 50
致謝 51
附錄A 52
附錄B 58
黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
第1章 緒 論
1.1 研究背景及意義
低溫環(huán)境可以對(duì)機(jī)械、車輛、兵器、電子、儀器儀表等各類地面設(shè)備的性能和工作可靠性產(chǎn)生不良影響, 隨著生產(chǎn)與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展, 這一問題已越來(lái)越受到人們的重視。雖然低溫環(huán)境模擬投資多、能耗大, 但由于其對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防軍事工業(yè)發(fā)展的重要性, 各先進(jìn)國(guó)家都十分重視, 不惜投人大量財(cái)力建設(shè)大中型低溫環(huán)境試驗(yàn)室。制冷及低溫工程學(xué)科主要是研究獲得、并保持低于環(huán)境溫度的原理與方法，實(shí)現(xiàn)該條件所需要的儀器和設(shè)備，以及研究低于環(huán)境溫度的條件下工程應(yīng)用。根據(jù)溫度的不同，它又可劃分為制冷工程和低溫工程兩個(gè)領(lǐng)域，前者涉及低于120K的問題，后者涉及高于120K的問題。低溫工程與國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活密切相關(guān)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，它的地位越顯重要。是航空航天、車輛實(shí)驗(yàn)、氣體工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)支撐，低溫工程在機(jī)械、冶金、以及航天技術(shù)等諸多領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。制冷低溫設(shè)備與系統(tǒng)，凍結(jié)和凍干過(guò)程機(jī)理，低溫生物醫(yī)學(xué)技術(shù)，冷量?jī)?chǔ)存及輸送技術(shù)，制冷及低溫系統(tǒng)的自動(dòng)控制及計(jì)算機(jī)模擬，制冷及低溫工程的測(cè)量技術(shù)和測(cè)試設(shè)備，制冷、空調(diào)與低溫技術(shù)在有關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用以及節(jié)能，汽車方向的低溫試驗(yàn)研究對(duì)于汽車的發(fā)展有著更為深遠(yuǎn)的意義，它能推動(dòng)汽車擁有更為廣闊的應(yīng)用空間。
1.2現(xiàn)有布置條件
1.2.1場(chǎng)地布置條件
根據(jù)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)動(dòng)車輛低溫性能試驗(yàn)規(guī)范，結(jié)合現(xiàn)有試驗(yàn)室場(chǎng)地進(jìn)行合理布置，現(xiàn)有試驗(yàn)室場(chǎng)地位于汽車工程中心一樓，現(xiàn)有試驗(yàn)室面積37.7平方米，長(zhǎng)6.5米，寬5.8米，高3米，在現(xiàn)有場(chǎng)地中進(jìn)行整車性能檢測(cè)設(shè)備布置、發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)檢測(cè)設(shè)備選用布置、制冷設(shè)備布置。
1.2.2主要技術(shù)要求
試驗(yàn)環(huán)境溫度按-30℃以下進(jìn)行，為保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，被考核的零部件均應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，性能參數(shù)調(diào)至規(guī)定范圍按汽車的使用說(shuō)明書或有關(guān)技術(shù)資料的規(guī)定，選用相應(yīng)牌號(hào)的燃油、機(jī)油和冷卻液，并記錄應(yīng)使用制造商規(guī)定的蓄電池、起動(dòng)電纜和搭鐵電纜，各線路連接可靠，蓄電池工作良好,試驗(yàn)車輛準(zhǔn)備按GB/T 12534-1990中規(guī)定執(zhí)行，裝載質(zhì)量按GB/T 12534-1990中規(guī)定執(zhí)行,前排雙人(60Kg/人)，座椅調(diào)整至最后位置，車輛加裝所有選裝配置,輪胎氣壓按GB/T 12534-1990中規(guī)定執(zhí)行,在每項(xiàng)試驗(yàn)前后，需對(duì)車輛進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)，各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)符合產(chǎn)品相應(yīng)規(guī)定,試驗(yàn)可在低溫環(huán)境（試驗(yàn)室或自然條件）下進(jìn)行,靜態(tài)試驗(yàn)試驗(yàn)前，試驗(yàn)車輛應(yīng)保證在環(huán)境溫度下停放6小時(shí)以上，冷透后(油液溫度與環(huán)境溫度一致后)方可試驗(yàn),對(duì)外觀、表面質(zhì)量及操縱情況等進(jìn)行檢查，換檔桿 轉(zhuǎn)換應(yīng)靈活、無(wú)卡住現(xiàn)象。
1.3國(guó)內(nèi)外汽車發(fā)展現(xiàn)狀
1.3.1國(guó)外汽車發(fā)展現(xiàn)狀
當(dāng)今世界國(guó)際汽車工業(yè)結(jié)構(gòu)正在發(fā)生重大重組，由于全球汽車工業(yè)生產(chǎn)能力過(guò)剩，產(chǎn)品開發(fā)成本大幅度提高，促使產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐明顯加快。汽車工業(yè)聯(lián)盟成為世界汽車工業(yè)發(fā)展的潮流，90％以上大汽車公司的“強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合”，使之形成集團(tuán)優(yōu)勢(shì)，更具競(jìng)爭(zhēng)力。國(guó)際汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)質(zhì)是現(xiàn)代科技的較量，技術(shù)創(chuàng)新能力正成為競(jìng)爭(zhēng)取勝的關(guān)鍵。
受全球性的金融危機(jī)影響，世界汽車工業(yè)正面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)，從北美的汽車巨頭通用、福特、克萊斯勒走向破產(chǎn)的邊緣，到亞洲汽車業(yè)老大豐田汽車出現(xiàn)71年來(lái)的首次虧損全球汽車行業(yè)正面臨著前所未有的劇烈震蕩。
美國(guó)汽車三巨頭瀕臨破產(chǎn)：由于過(guò)去幾年的持續(xù)高油價(jià)，讓消費(fèi)者對(duì)美國(guó)汽車廠商生產(chǎn)的高油耗車型興趣大減。而不斷惡化的經(jīng)濟(jì)和金融環(huán)境給美國(guó)汽車業(yè)的銷售和融資帶來(lái)巨大壓力。美國(guó)汽車業(yè)“三巨頭”通用、福特和克萊斯勒，近來(lái)虧損連連。“三巨頭”的高管在美國(guó)參議院作證時(shí)呼吁政府提供250億美元的緊急貸款，以幫助它們度過(guò)危機(jī)，免于破產(chǎn)。
1.3.2中國(guó)汽車發(fā)展現(xiàn)狀
關(guān)于中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，從兩個(gè)角度來(lái)說(shuō)，宏觀角度與微觀角度。宏觀上，中國(guó)在2001年12月11日加入了世界貿(mào)易組織，國(guó)外的廠商陸續(xù)進(jìn)入了中國(guó)市場(chǎng)，使得競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)一步激烈；微觀上，企業(yè)面臨不得不降價(jià)的處境，處在虧損的邊緣，中國(guó)加入世貿(mào)組織，我國(guó)的汽車進(jìn)口關(guān)稅就一直在下調(diào)，這是履行WTO的義務(wù)，同時(shí)也是為了進(jìn)一步鼓勵(lì)競(jìng)爭(zhēng)，優(yōu)化中國(guó)市場(chǎng)。在2004年底，中國(guó)的加權(quán)平均關(guān)稅水平下調(diào)到了8.9%。2006年7月1日，我國(guó)汽車進(jìn)口關(guān)稅下調(diào)到25％。這都是為了履行WTO的義務(wù)。同時(shí)，中國(guó)早在80年代的時(shí)候，就已經(jīng)形成了近百家汽車企業(yè)的混亂局面，所以國(guó)家降低關(guān)稅，就會(huì)下降國(guó)外汽車在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的銷售價(jià)，使得其更具競(jìng)爭(zhēng)力，從而使一些比較落后的國(guó)內(nèi)企業(yè)的售價(jià)就會(huì)相對(duì)較高，使得其不得不退出市場(chǎng)，達(dá)到優(yōu)化市場(chǎng)的效果。
伴隨著中國(guó)的改革開放，很多的國(guó)外企業(yè)進(jìn)入了中國(guó)，搞起了合資，本質(zhì)上就是以技術(shù)換市場(chǎng)。這里面有大眾，標(biāo)致，豐田，奔馳，寶馬等公司。根據(jù)2000年的資料顯示，中國(guó)汽車市場(chǎng)份額中97%屬于合資企業(yè)，而20多家國(guó)內(nèi)企業(yè)僅僅占到了3%的市場(chǎng)份額?？梢哉f(shuō)，中國(guó)的汽車企業(yè)就是在夾縫中生存。
在2004年11月22日，東風(fēng)標(biāo)致實(shí)施降價(jià)補(bǔ)償?shù)匿N售策略，引起了中國(guó)汽車行業(yè)的軒然大波。從一個(gè)側(cè)面反映了近幾年中國(guó)汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)之激烈。好多的廠商也都不得不推出降價(jià)的策略，這無(wú)疑對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)是一個(gè)不幸。2004年統(tǒng)計(jì)資料顯示，中國(guó)汽車的虧損面達(dá)到了16%之多，除此之外，加入世貿(mào)組織后，中國(guó)先后推出了關(guān)稅下調(diào)預(yù)期，取消進(jìn)口配額、實(shí)施《汽車品牌銷售管理辦法》、進(jìn)口車自動(dòng)許可登記辦法，整車特征辦法，落地征稅政策，允許外商進(jìn)入汽車服務(wù)貿(mào)易領(lǐng)域等政策，這無(wú)疑對(duì)于中國(guó)的企業(yè)是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。
2009年1～10月，中國(guó)汽車產(chǎn)銷首次超過(guò)1，000萬(wàn)輛，分別為1，087.32萬(wàn)輛和1，089.14萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)36.23%和37.71%。乘用車?yán)^續(xù)保持快速增長(zhǎng)，產(chǎn)銷812.86萬(wàn)輛和819.03萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)42.41%和45.18%；商用車?yán)塾?jì)產(chǎn)銷超過(guò)上年，表現(xiàn)也比較出色，產(chǎn)銷274.46萬(wàn)輛和270.11萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)20.73%和19.14%。在國(guó)家政策支持下以及拉動(dòng)內(nèi)需的需要下，2009年中國(guó)汽車行業(yè)呈井噴式發(fā)展，全年產(chǎn)量超過(guò)美國(guó)成為世界第一已成定局，汽車消費(fèi)也成為2009年GDP保持8%增長(zhǎng)率的主要力量。
2009年初通過(guò)的汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃做出了這樣的規(guī)劃目標(biāo)：通過(guò)兼并重組，形成2～3家產(chǎn)銷規(guī)模超過(guò)200萬(wàn)輛的大型汽車企業(yè)集團(tuán)，4～5家產(chǎn)銷規(guī)模超過(guò)100萬(wàn)輛的汽車企業(yè)集團(tuán)，產(chǎn)銷規(guī)模占市場(chǎng)份額90%以上的汽車企業(yè)集團(tuán)數(shù)量由目前的14家減少到10家以內(nèi)。甚至國(guó)家已經(jīng)圈定 “四大四小”，鼓勵(lì)一汽、東風(fēng)、上汽、長(zhǎng)安等大型汽車企業(yè)在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)施兼并重組；支持北汽、廣汽、奇瑞、重汽等汽車企業(yè)實(shí)施區(qū)域性兼并重組。
1.4汽車低溫試驗(yàn)室發(fā)展趨勢(shì)
隨著我國(guó)汽車生產(chǎn)技術(shù)與產(chǎn)量的快速發(fā)展汽車的普及率大大增加。汽車走進(jìn)千家萬(wàn)戶，汽車在寒冷地區(qū)的保有量大大增加，使得汽車低溫試驗(yàn)室擁有了更重要的作用，汽車低溫試驗(yàn)室技術(shù)越來(lái)越成熟正向著高度集成化、系列化、現(xiàn)代化的趨勢(shì)發(fā)展。
1.5本文課題研究的主要內(nèi)容與技術(shù)路線
本課題研究的主要技術(shù)路線如圖1.1所示。
調(diào)研和查閱資料
確定低溫實(shí)驗(yàn)室整體結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)方案
進(jìn)行冷凍負(fù)荷計(jì)算
確定低溫倉(cāng)溫度控制設(shè)計(jì)布置
確定整車性能檢測(cè)設(shè)備布置
確定發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)及臺(tái)架整體布置
運(yùn)用CAD完成設(shè)計(jì)圖紙，寫說(shuō)明書
圖1.1 技術(shù)路線圖
本課題研究的主要內(nèi)容有：
結(jié)合黑龍江工程學(xué)院汽車工程中心現(xiàn)有場(chǎng)地，進(jìn)行汽車低溫試驗(yàn)室的布置設(shè)計(jì)，低溫試驗(yàn)室屬于人工氣候試驗(yàn)室, 模擬野外低溫環(huán)境, 供汽車及類似產(chǎn)品作低溫起動(dòng)性能試驗(yàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)性能測(cè)試及整車性能檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)，同時(shí)規(guī)劃布置低溫實(shí)驗(yàn)倉(cāng)，達(dá)到低溫測(cè)試環(huán)境要求。用于檢測(cè)整車、發(fā)動(dòng)機(jī)在低溫環(huán)境中運(yùn)行各參數(shù)變化情況進(jìn)行數(shù)據(jù)分析比較改進(jìn)升級(jí)零部件，還可以用于進(jìn)行教學(xué)演示功能。
第2章 低溫試驗(yàn)室功能實(shí)現(xiàn)及計(jì)算
2.1冷凍負(fù)荷計(jì)算
對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行冷凍負(fù)荷計(jì)算是選擇制冷設(shè)備的前提條件，通過(guò)冷凍負(fù)荷值選用制冷設(shè)備，冷凍負(fù)荷包括庫(kù)體漏熱、設(shè)備負(fù)荷、通風(fēng)熱量、操作熱量、制冷設(shè)備熱量等。
庫(kù)體漏熱也即是滲入熱
高溫?zé)嵩吹臒崃靠偸且詫?duì)流、傳導(dǎo)和輻射的形式不斷傳到低溫的冷庫(kù)內(nèi)，這便是滲入熱。為了創(chuàng)造合理的冷藏條件，實(shí)驗(yàn)室必須使用合適的絕熱材料和絕熱結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)室尺寸確定后，影響滲入熱的決定因素便是實(shí)驗(yàn)室的傳熱系數(shù)。
實(shí)驗(yàn)室的傳熱系數(shù)計(jì)算公式為：
（2.1）
式中 k——低溫試驗(yàn)室的傳熱系數(shù)，經(jīng)驗(yàn)公式k=0.35
2.1.1滲入熱計(jì)算
滲入熱計(jì)算公式為：
（kw） （2.2）
式中 F——為傳熱面積；
——為庫(kù)內(nèi)外溫差℃；1.25為裕度系數(shù)。
滲入熱為：
1.250.3522.7565=646.95（w）
設(shè)備熱負(fù)荷包括貨物冷卻和發(fā)動(dòng)機(jī)排熱量。
貨物冷卻熱計(jì)算公式為：
（kw） （2.3）
式中 W——為進(jìn)貨量單位kg；
、——為進(jìn)貨焓值和最終焓值；
Z——為完全冷卻時(shí)間單位h。
貨物冷卻熱為：
=3000(30-0)/36008=3.125（kw）
2.1.2試驗(yàn)車排熱量計(jì)算
發(fā)動(dòng)機(jī)所耗燃油的熱量包括轉(zhuǎn)化為有效功的熱量、傳遞給冷卻介質(zhì)的熱量、廢氣帶走的熱量、燃料不完全燃燒熱損失和其他熱量損失，根據(jù)內(nèi)燃機(jī)原理熱平衡來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)排熱量。
發(fā)動(dòng)機(jī)所耗燃油的熱量(kJ/h）
在發(fā)動(dòng)機(jī)中，熱量是由燃料燃燒而產(chǎn)生的，假設(shè)燃料完全燃燒，則每小時(shí)所發(fā)出的熱量為：
= （2.4）
式中 ——是發(fā)動(dòng)機(jī)所耗燃油的熱量（kJ/h）；
——是發(fā)動(dòng)機(jī)每小時(shí)的耗油量（kg/h）；
——是燃料低熱值（kJ/kg）。
杰勛百公里耗油為5.56L到9.3L,取6.8L，單位L換算為kg是1L=0.745kg
6.8L為5kg，查表為4.6(kJ/kg）
每小時(shí)所發(fā)出的熱量為:
=54.6=230000（kJ/h） （2.5）
廢氣帶走的熱量
廢氣帶走的熱量（kJ/h)為：
=（）（） （2.6）
式中 、——每小時(shí)消耗的燃料量和空氣量（kg/h）；
、——廢氣和空氣的定壓比熱容；
——靠近排氣門處的廢氣溫度（℃）；
——進(jìn)氣管入口處工質(zhì)的溫度（℃）。
空燃比為14.7，消耗一升燃料需要14.7kg空氣，所以消耗6.8L燃料需要99.96kg空氣約等于100kg，35℃空氣的定壓比熱容為1.005kJ/(kg.℃),廢氣的定壓比熱容為3.002kJ/(kg.℃),℃，625℃
=（5+100）（2.5625-135）=160387.5（kJ/h）
燃料不完全燃燒熱損失計(jì)算公式為:
=（1-） =
=2300000.15=34500（w） （2.7）
發(fā)動(dòng)機(jī)排熱量=發(fā)動(dòng)機(jī)所耗的燃油量-廢氣帶走的熱量-燃料不完全燃燒熱損失
發(fā)動(dòng)機(jī)排熱量=230000-160387.5-34500=35112.5（kJ/h）
1W=1
35112.5（kJ/h）=9753.47（w） （2.8）
2.1.3發(fā)動(dòng)機(jī)排熱量計(jì)算
整車排熱量主要由發(fā)動(dòng)機(jī)排熱量所產(chǎn)生，低溫試驗(yàn)室所采用的發(fā)動(dòng)機(jī)為五菱所產(chǎn)的DA465Q發(fā)動(dòng)機(jī)，此發(fā)動(dòng)機(jī)排量為1051ml，它與試驗(yàn)車相比排熱量小熱負(fù)荷也小，它的排熱量計(jì)算為：
發(fā)動(dòng)機(jī)所耗燃油的熱量(kJ/h）
在發(fā)動(dòng)機(jī)中，熱量是由燃料燃燒而產(chǎn)生的，假設(shè)燃料完全燃燒，則每小時(shí)所發(fā)出的熱量為：
= （2.9）
式中 ——是發(fā)動(dòng)機(jī)所耗燃油的熱量（kJ/h）；
——是發(fā)動(dòng)機(jī)每小時(shí)的耗油量（kg/h）；
——是燃料低熱值（kJ/kg）。
使用DA465Q型號(hào)的汽車如哈飛路寶綜合路況耗油量為6.0L，單位L換算為kg是1L=0.745kg
6.0L為4.47kg，查表為4.6(kJ/kg）
每小時(shí)所發(fā)出的熱量為:
=4.474.6=205620（kJ/h） （2.10）
廢氣帶走的熱量
廢氣帶走的熱量（kJ/h)為：
=（）（） （2.11）
式中 、——每小時(shí)消耗的燃料量和空氣量（kg/h）；
、——廢氣和空氣的定壓比熱容；
——靠近排氣門處的廢氣溫度（℃）；
——進(jìn)氣管入口處工質(zhì)的溫度（℃）。
空燃比為14.7，消耗一升燃料需要14.7kg空氣，所以消耗6L燃料需要88.2kg空氣，35℃空氣的定壓比熱容為1.005kJ/(kg.℃),廢氣的定壓比熱容為3.002kJ/(kg.℃),℃，625℃
=（4.47+88.2）（2.5625-135）=141553.42（kJ/h）
燃料不完全燃燒熱損失計(jì)算公式為：
=（1-） =
=2056200.15=30843（w） （2.12）
發(fā)動(dòng)機(jī)排熱量=發(fā)動(dòng)機(jī)所耗的燃油量-廢氣帶走的熱量-燃料不完全燃燒熱損失
發(fā)動(dòng)機(jī)排熱量=205620-141553.42-30843=33223.58（kJ/h）
1W=1
35112.5（kJ/h）=9228.77（w） （2.13）
2.1.4通風(fēng)換熱量及操作熱量計(jì)算
通風(fēng)換熱量可以忽略在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不進(jìn)行通風(fēng)換熱。操作熱量包括：開門熱量、照明熱量、操作人員熱量。
開門熱量為=153（w） （2.14）
照明熱量計(jì)算公式：
=Sqt/h （2.15）
式中 S—單位面積照明熱量；
q—庫(kù)內(nèi)地面積；
t—開燈時(shí)間；
h—冷卻時(shí)間。
=1020.902/8=52.25（w）
操作人員熱量計(jì)算公式：
=qnt/h （2.16）
式中 q—每人每小時(shí)放熱；
n—工作人數(shù)；
t—工作時(shí)間；
h—冷卻時(shí)間。
=41022/8=205（w）
2.1.5其它設(shè)備熱量計(jì)算
冷風(fēng)機(jī)放熱量包括冷風(fēng)電機(jī)放熱和除霜加熱器放熱。
冷風(fēng)機(jī)放熱量計(jì)算公式：
= （2.17）
式中 —冷風(fēng)機(jī)電機(jī)功率；
—冷風(fēng)機(jī)個(gè)數(shù)；
—運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間、冷卻時(shí)間。
Q==1650（w）
除霜加熱器不計(jì)入冷凍熱負(fù)荷，其他設(shè)備熱負(fù)荷包括電腦和底盤測(cè)功機(jī)，電腦熱負(fù)荷近似為300（w）電腦不在低溫倉(cāng)內(nèi)不計(jì)入冷凍負(fù)荷中。
底盤測(cè)功機(jī)冷凍負(fù)荷為：Q=5500（w）
總的冷凍負(fù)荷：Q=21085.67（w）
發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)冷凍負(fù)荷為：Q=5000（w）測(cè)功機(jī)不能承受低溫布置在低溫倉(cāng)外，不計(jì)入總的冷凍負(fù)荷。
2.2制冷時(shí)間計(jì)算
在室溫35℃條件下降到-30℃所需制冷量為：
制冷量=溫差×重量/時(shí)間×比熱×設(shè)備維護(hù)機(jī)構(gòu)
制冷量=652000÷70.821.23=18731（w） （2.18）
當(dāng)檢測(cè)整車低溫性能時(shí)，降溫所需制冷量為18731（w），而制冷設(shè)備每小時(shí)制冷量為26325（w），每小時(shí)熱負(fù)荷為20535.67（w），制冷設(shè)備運(yùn)行3.24小時(shí)即194分鐘可以達(dá)到要求的制冷溫度進(jìn)行試驗(yàn)。
當(dāng)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)低溫性能時(shí)，降溫所需制冷量為18731（w），而制冷設(shè)備每小時(shí)制冷量為26325（w），每小時(shí)熱負(fù)荷為14510.97（w），制冷設(shè)備運(yùn)行1.59小時(shí)即95分鐘可以達(dá)到要求的制冷溫度進(jìn)行試驗(yàn)。
2.3制冷設(shè)備的設(shè)計(jì)與選用
2.3.1制冷系統(tǒng)形式的選擇
制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)成分體式，制冷主機(jī)為整體式風(fēng)冷室外機(jī)組，低溫試驗(yàn)室制冷系統(tǒng)采用冷庫(kù)制冷分體機(jī)。
2.3.2壓縮機(jī)的選擇
根據(jù)總的熱負(fù)荷選用德國(guó)比澤爾半封閉壓縮機(jī)，根據(jù)制冷量選擇4G-20.2型號(hào)壓縮機(jī)，功率13.975kw，制冷量26325w。
2.3.3制冷設(shè)備的選擇
根據(jù)制冷量要求以及冷凍負(fù)荷，選用DL-27.4/125冷風(fēng)機(jī)，制冷量27.42kw/h,電機(jī)功率1650w。
制冷設(shè)備室外機(jī)的選擇，根據(jù)制冷量及冷凍負(fù)荷選用OF-12型號(hào)室外機(jī)。
OF-12型號(hào)室外機(jī)是在中國(guó)科學(xué)院低溫中心制冷專家的指導(dǎo)下專門為中、小型冷庫(kù)開發(fā)的一種模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、簡(jiǎn)單化的制冷設(shè)備，與傳統(tǒng)的裸露機(jī)組相比它具有以下特點(diǎn)：省電、節(jié)能壓縮機(jī)，能效比大，制冷效率高，關(guān)鍵部件均采用進(jìn)口名牌優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，采用L型冷凝器，增大散熱面積，優(yōu)化組合結(jié)構(gòu)，體積小，重量輕，采用流線型風(fēng)扇葉片，效率高，噪音小。
2.3.4溫控設(shè)備選用
溫控器的選擇對(duì)于低溫試驗(yàn)至關(guān)重要，溫控器有以下幾個(gè)種類：膨脹式，金屬膨脹式和液體膨脹式溫控器，如雙金屬片溫控器，機(jī)械式，蒸汽壓力式和氣體吸附式溫控器，如壓力式溫控器，電子式，電阻式和電熱偶式溫控器，如電子恒溫控制器。
比較三個(gè)種類的溫控器，雙金屬片溫控器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量精度低、誤差大，壓力式溫控器，價(jià)格便宜、測(cè)量精度低，電子恒溫控制器應(yīng)用最為廣泛，它價(jià)格適中、測(cè)量精度高，誤差小廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化的溫控試驗(yàn)中。
室內(nèi)外通風(fēng)設(shè)施采用意大利小精靈冷庫(kù)專用溫控器，此系統(tǒng)為全自動(dòng)控制無(wú)需人工操作，設(shè)定溫度后自動(dòng)運(yùn)行、自動(dòng)除霜運(yùn)行中出現(xiàn)異常情況，報(bào)警提示，電控裝置中帶有過(guò)流保護(hù)、短路保護(hù)、缺相、逆相保護(hù)等保護(hù)功能。整個(gè)制冷系統(tǒng)加裝安全保護(hù)系統(tǒng)。具備高、低溫報(bào)警功能，保證實(shí)驗(yàn)安全。
2.4 本章小結(jié)
本章介紹了低溫試驗(yàn)室功能實(shí)現(xiàn)的方法，進(jìn)行了冷凍負(fù)荷計(jì)算以及通過(guò)冷凍負(fù)荷計(jì)算確定制冷設(shè)備和制冷時(shí)間的確定，通過(guò)對(duì)比分析選擇了溫控器的種類對(duì)汽車低溫試驗(yàn)室的整套制冷設(shè)備進(jìn)行了合理的分析選擇。
第3章 汽車低溫試驗(yàn)室布局設(shè)計(jì)方案
3.1設(shè)計(jì)方案的背景條件
北方冬季，環(huán)境溫度較低，受周圍的環(huán)境溫度以及排氣降噪能量轉(zhuǎn)換的影響，汽車的排氣管會(huì)向外滴水，這是一個(gè)很普遍的現(xiàn)象，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難，總成磨損嚴(yán)重，機(jī)件損壞或腐蝕，燃料潤(rùn)滑油消耗量增大度低，使蓄電池電解液粘度增加，向極板的滲透能力下降，內(nèi)阻增加，導(dǎo)致蓄電池的容量和端電壓下降，蓄電池的輸出功率下降，滿足不了起動(dòng)時(shí)對(duì)蓄電池功率的要求，使起動(dòng)機(jī)無(wú)力拖動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)或不能達(dá)到最低的起動(dòng)轉(zhuǎn)速，低溫起動(dòng)時(shí)，由于蓄電池端電壓低，火花塞的跳火能量小，使發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難；此外，冷的可燃混合氣密度大使火花塞電極電阻增大、火花塞電極間有油、水及氧化物等，均可能造成電火花弱，使火花塞跳火能量下降，也會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難，低溫試驗(yàn)室可以模擬出低溫狀態(tài)下汽車的行駛狀態(tài)及各項(xiàng)功能指標(biāo)的變化從而可以反饋給生產(chǎn)廠家及制造商進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和改進(jìn)，東北寒冷的冬季，對(duì)汽車寒冷地區(qū)的應(yīng)用性能進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)出低溫試驗(yàn)室，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)性能分析對(duì)比實(shí)驗(yàn)，對(duì)于解決汽車寒地使用以及緩解交通壓力都有十分重要意義。
3.2試驗(yàn)室布局的確定
本設(shè)計(jì)結(jié)合黑龍江工程學(xué)院汽車工程中心現(xiàn)有場(chǎng)地進(jìn)行設(shè)計(jì)，試驗(yàn)室場(chǎng)地尺寸為：長(zhǎng)6.5米，寬5.8米，高3米，在現(xiàn)有場(chǎng)地范圍內(nèi)進(jìn)行低溫試驗(yàn)室的設(shè)計(jì)布局，低溫試驗(yàn)室由低溫倉(cāng)和工作區(qū)域組成，低溫試驗(yàn)倉(cāng)用來(lái)進(jìn)行低溫試驗(yàn)，工作區(qū)域用來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、整理、輸出以及人員工作。
低溫試驗(yàn)倉(cāng)由整車檢測(cè)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)，制冷系統(tǒng)以及其它附件如簡(jiǎn)易天車（電葫蘆），試驗(yàn)車，及相應(yīng)臺(tái)架等組成，工作區(qū)域由檢測(cè)輸出系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)等組成。
整車檢測(cè)系統(tǒng)：整車檢測(cè)系統(tǒng)是用來(lái)模擬汽車在道路條件下運(yùn)行時(shí)的裝置，整車檢測(cè)系統(tǒng)的選用要合理要結(jié)合場(chǎng)地的現(xiàn)有情況進(jìn)行分析選用以及需要和檢測(cè)車輛的型號(hào)綜合考慮。檢測(cè)輸出系統(tǒng)：接收汽車在模擬道路條件下運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)并進(jìn)行分析比對(duì)顯示分析結(jié)果的設(shè)備，檢測(cè)輸出系統(tǒng)的選用要求是要精準(zhǔn)的進(jìn)行分析比較它接關(guān)系到檢測(cè)數(shù)值的精度以及準(zhǔn)確度。發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)：發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)是用來(lái)接收發(fā)動(dòng)機(jī)在各工況運(yùn)行時(shí)各參數(shù)的變化值并進(jìn)行分析對(duì)比。制冷系統(tǒng)：制冷系統(tǒng)的作用是給汽車低溫試驗(yàn)室提供制冷環(huán)境使實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境溫度達(dá)到要求的規(guī)定值。保溫結(jié)構(gòu)：用來(lái)隔熱隔冷保護(hù)制冷環(huán)境的產(chǎn)生效果并提高制冷功效。電葫蘆：用來(lái)移動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)其它及實(shí)驗(yàn)設(shè)備，由于實(shí)驗(yàn)室中的實(shí)驗(yàn)設(shè)備質(zhì)量比較大，移動(dòng)有危險(xiǎn)性所以采用電葫蘆進(jìn)行移動(dòng)吊裝，既能保證移動(dòng)速率又能提高安全性。
試驗(yàn)車的選用應(yīng)具有代表性和實(shí)用性，本試驗(yàn)室采用長(zhǎng)安杰勛汽車，首款杰勛是量產(chǎn)混合動(dòng)力轎車，杰勛是國(guó)家863計(jì)劃“電動(dòng)汽車重大項(xiàng)目”的主要組成部分，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)六年的艱苦攻關(guān)，杰勛研發(fā)成功，并且成為具有世界先進(jìn)水平的量產(chǎn)車型?！碍h(huán)保、節(jié)能、讓汽車可持續(xù)”是杰勛hev的設(shè)計(jì)理念，整車油耗比傳統(tǒng)汽車低20%以上，排放限值滿足國(guó)ⅳ標(biāo)準(zhǔn)。在底盤測(cè)功實(shí)驗(yàn)室有杰勛在試驗(yàn)不沖突時(shí)一臺(tái)車可以用作多個(gè)試驗(yàn)這樣又可以節(jié)約經(jīng)費(fèi)，其它附屬設(shè)備的選用也有重要意義，包括加熱器、冷庫(kù)門等它們也是實(shí)現(xiàn)低溫試驗(yàn)室功能的重要環(huán)節(jié)。
3.3布局設(shè)計(jì)方案的確定
在現(xiàn)有場(chǎng)地進(jìn)行布置要求設(shè)備要小巧高效布局合理。
低溫試驗(yàn)室整體布置尺寸為：長(zhǎng)6.5米，寬6.3米，高3米，在現(xiàn)有場(chǎng)地進(jìn)行布置，布置的場(chǎng)地分為兩部分一部分為工作區(qū)域，尺寸為：長(zhǎng)6.5米，寬2.8米，高3米。
另一部分為低溫試驗(yàn)倉(cāng)它布置在低溫試驗(yàn)室的一側(cè)低溫試驗(yàn)倉(cāng)尺寸為：長(zhǎng)6.5米，寬3.5米，高3米，對(duì)其進(jìn)行密封布置建筑墻壁。
設(shè)計(jì)方案一：
將整車檢測(cè)設(shè)備布置在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部里側(cè)將發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)布置在門口，檢測(cè)輸出裝置布置在中間冷風(fēng)機(jī)掛在墻內(nèi)測(cè)。
這樣布置的優(yōu)缺點(diǎn)：使得工作人員有更大的活動(dòng)空間，但布置結(jié)構(gòu)過(guò)于緊湊不利于試驗(yàn)，對(duì)于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的精度也會(huì)造成一定的影響，檢測(cè)輸出設(shè)備無(wú)法承受低溫。
設(shè)計(jì)方案二：
將整車布置在門口檢測(cè)分析設(shè)備布置在最里側(cè)，發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功系統(tǒng)布置在中間。
這樣布置的優(yōu)缺點(diǎn)：有利于試驗(yàn)的進(jìn)行，但工作人員進(jìn)出受到一定的影響。
設(shè)計(jì)方案三：
將整車檢測(cè)設(shè)備布置在一側(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功系統(tǒng)也布置在其后部檢測(cè)分析設(shè)備布置在工作區(qū)域。
這樣布置的優(yōu)缺點(diǎn)：最為合理工作人員的活動(dòng)空間很充足，試驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備布置也很合理檢測(cè)設(shè)備不沖突布局緊湊，試驗(yàn)車停放方便是最為理想的布置方案。
結(jié)構(gòu)布置圖如圖3.1所示：
圖3.1 汽車低溫實(shí)驗(yàn)室結(jié)構(gòu)布置圖
3.4其它附屬設(shè)備
3.4.1簡(jiǎn)易起重機(jī)
簡(jiǎn)易起重機(jī)簡(jiǎn)稱電葫蘆是一種起重設(shè)備，它將電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)，鋼絲繩卷筒和行走小車合成一體，經(jīng)常用于較小的單軌起重天車。電葫蘆具有重量輕、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行平衡等優(yōu)點(diǎn)，可以在同一平面上做直的、彎曲的、循環(huán)的架空軌道上使用，也可以在以工字鋼為軌道的電動(dòng)單梁，手動(dòng)單梁起重機(jī)、橋式起重機(jī)、懸掛起重機(jī)、懸臂起重機(jī)、龍門起重機(jī)等起重機(jī)上使用。是起升搬運(yùn)物品最理想的起重設(shè)備，電葫蘆分為：微型電動(dòng)葫蘆、HHXG型環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆、HC型電動(dòng)葫蘆、DHP型環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆、CD1、MD1型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆等。
電葫蘆的組成，電動(dòng)葫蘆的組成部分有：電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、卷筒和鏈輪。
電葫蘆工作原理：
電葫蘆中間是鋼絲繩卷筒，用小車懸掛于工字鋼制作的天車大梁上，一端用法蘭固定一臺(tái)能夠制動(dòng)的錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，用傳動(dòng)軸將動(dòng)力傳遞到另一端的減速機(jī)。經(jīng)過(guò)減速的動(dòng)力傳遞給鋼絲繩卷筒，帶動(dòng)吊鉤起重。
行走小車是一個(gè)小錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，經(jīng)過(guò)減速，動(dòng)力傳遞給行走輪，小車就能沿著工字鋼行走，如圖3.2所示：
圖3.2 電葫蘆
這個(gè)天車在大車的行走裝置的帶動(dòng)下，就能完成起重和移動(dòng)定位的任務(wù)。電葫蘆也能夠單獨(dú)使用。
3.4.2保溫門的設(shè)計(jì)
保溫門：雙開門，厚度100毫米，門洞尺寸為2.0m×2.0m，門上帶安全逃生裝置，防止人不慎困于庫(kù)內(nèi)，產(chǎn)生危險(xiǎn)。
3.4.3保溫材料
試驗(yàn)室維護(hù)結(jié)構(gòu)：采用聚氨酯雙面彩鋼復(fù)合板，厚150毫米，容重為40公斤。地面鋪設(shè)5毫米厚鋼板。
3.5 本章小結(jié)
本章介紹了汽車低溫試驗(yàn)室總體布局方案的設(shè)計(jì)，分析對(duì)比了三個(gè)布局的優(yōu)缺點(diǎn)，選用合理布局以及實(shí)驗(yàn)室所需內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
第4章 發(fā)動(dòng)機(jī)性能檢測(cè)設(shè)備布置
4.1發(fā)動(dòng)機(jī)性能檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)組成
發(fā)動(dòng)機(jī)性能檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)、聯(lián)軸器、試驗(yàn)臺(tái)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制設(shè)備、檢測(cè)輸出設(shè)備等組成。
4.2發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇
發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇：根據(jù)現(xiàn)有試驗(yàn)室條件采用的發(fā)動(dòng)機(jī)為東安發(fā)動(dòng)機(jī)廠生產(chǎn)的三菱發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為：DA465Q。
4.2.1發(fā)動(dòng)機(jī)基本參數(shù)
適用車型：哈飛中意和民意，滿足國(guó)標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)工況法GB18352.2-2001 (歐Ⅱ)，產(chǎn)地哈爾濱，技術(shù)參數(shù)壓縮比9.0：1型式直列四缸、頂置凸輪軸、電控汽油噴射。
4.2.2發(fā)動(dòng)機(jī)其它參數(shù)
扭矩83N?m（3000~3500r/min），額定轉(zhuǎn)速5200r/min，最大功率38.5kw（5200r/min）排量1051ml，行程78mm，缸徑65.5mm，規(guī)格1056mm× 629mm×446mm。
4.3發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)的選用
4.3.1發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)分類
發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)分為水力測(cè)功機(jī)、直流電力測(cè)功機(jī)、電渦流測(cè)功機(jī)、交流電力測(cè)功機(jī)等。
4.3.2各發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)特點(diǎn)
水力測(cè)功機(jī)：水力測(cè)功機(jī)工作時(shí)噪音大，而且在轉(zhuǎn)速高、制動(dòng)扭矩小的區(qū)段幾乎不能穩(wěn)定工作，應(yīng)用較少。
直流測(cè)功機(jī)：直流測(cè)功機(jī)結(jié)構(gòu)上存在機(jī)械轉(zhuǎn)向器和電刷，造價(jià)偏高，維護(hù)困難，壽命短等，導(dǎo)致在高速測(cè)功系統(tǒng)中難以廣泛應(yīng)用。
交流電力測(cè)功機(jī)：交流電力測(cè)功機(jī)測(cè)功范圍小，轉(zhuǎn)矩控制響應(yīng)慢，測(cè)量精度低。
電渦流測(cè)功機(jī)：電渦流測(cè)功機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單維護(hù)容易，價(jià)格便宜，精度高穩(wěn)定性好占地面積小易于安裝等優(yōu)點(diǎn)。
綜合以上分析選用電渦流測(cè)功機(jī)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)低溫試驗(yàn)。
4.3.3電渦流測(cè)功機(jī)的選用
電渦流測(cè)功機(jī)主要特點(diǎn)：
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單操作維護(hù)方便，制動(dòng)力矩大，測(cè)試精度高，工作穩(wěn)定，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，與測(cè)控系統(tǒng)配套，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。
選用電渦流測(cè)功機(jī)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)功率的檢測(cè)。
綜合考慮所需測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的功率以及今后的設(shè)備儲(chǔ)備性選用GW系列的GW63測(cè)功機(jī)。
4.3.4電渦流測(cè)功機(jī)主要用途
GW系列電渦流測(cè)功機(jī)作為一種負(fù)載主要是用來(lái)測(cè)量動(dòng)力機(jī)械各種特性的試驗(yàn)設(shè)備。本機(jī)適用于內(nèi)燃機(jī)、中、小型功率電機(jī)、汽車傳動(dòng)部件、燃?xì)廨啓C(jī)、水輪機(jī)、工程機(jī)械、林業(yè)、礦山、石油鉆采等機(jī)械的性能試驗(yàn)，也可作為其它動(dòng)力設(shè)備的吸功裝置。
電渦流測(cè)功機(jī)命名方法如圖4.1所示：
圖4.1測(cè)功機(jī)命名方法
低溫試驗(yàn)室采用GW系列電渦流測(cè)功機(jī)，GW為盤式感應(yīng)測(cè)功機(jī)系列，GWD 系列為低速大扭矩盤式感應(yīng)電渦流測(cè)功機(jī)系列。
4.3.5電渦流測(cè)功機(jī)結(jié)構(gòu)組成與工作原理
GW系列電渦流測(cè)功機(jī)主要由旋轉(zhuǎn)部分（感應(yīng)體）、擺動(dòng)部分（電樞和勵(lì)磁部分）、測(cè)力部分和校正部分組成。
其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見4.2所示，由結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖可知，感應(yīng)體形狀猶如直齒輪，產(chǎn)生渦流地方在導(dǎo)磁渦流環(huán)的孔壁上。勵(lì)磁繞組通上直流電后，則圍繞勵(lì)磁繞組產(chǎn)生一個(gè)閉合磁通。當(dāng)感應(yīng)體被原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，氣隙磁密隨感應(yīng)體的旋轉(zhuǎn)而發(fā)生周期性變化，在渦流環(huán)孔壁表面及一定深度范圍內(nèi)將產(chǎn)生渦流電勢(shì)，并產(chǎn)生渦流，該渦流所形成的磁場(chǎng)又與氣隙磁場(chǎng)相互作用，就產(chǎn)生了制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。該轉(zhuǎn)矩通過(guò)外環(huán)及傳力臂傳至測(cè)力裝置上，由力傳感器將力的大小轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，從而達(dá)到測(cè)轉(zhuǎn)矩的目的。
轉(zhuǎn)速測(cè)量采用非接觸式的磁電式轉(zhuǎn)速傳感器，將轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
1 感應(yīng)盤 2 主軸 3 聯(lián)軸器 4 勵(lì)磁線圈 5 冷卻室 6 氣隙 7 出水管道 8 油杯 9 測(cè)速齒輪 10 軸承座 11 進(jìn)水管道 12 支撐環(huán) 13 外環(huán) 14 底座
圖4.2 GW電渦流測(cè)功機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
電渦流測(cè)功機(jī)工作原理：
測(cè)功機(jī)是根據(jù)作用力矩與反作用力矩大小相等方向相反的原理來(lái)測(cè)量扭矩，因此所測(cè)扭矩可以通過(guò)作用在測(cè)功器上的旋轉(zhuǎn)力矩（即制動(dòng)器外殼反力矩）來(lái)指示，制動(dòng)器調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)的載荷，并同時(shí)把所吸收的原動(dòng)機(jī)功率轉(zhuǎn)換為熱能，經(jīng)水冷卻后帶走熱量。
4.3.6電渦流測(cè)功機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)
冷卻介質(zhì)：淡水。
冷卻水壓：0.04～0.1Mpa。
測(cè)功機(jī)出水溫度：低于55℃，根據(jù)出水溫度調(diào)節(jié)水壓，當(dāng)出水溫度升高時(shí)，可適當(dāng)加大水壓使出水溫度降低。
冷卻水流量：進(jìn)水溫度為 20℃時(shí)，2.7LkW/h
工作方向：左旋或右旋，連續(xù)工作。
扭矩測(cè)量精度：±0.2~0.3%FS
轉(zhuǎn)速測(cè)量精度：±1r/min
扭矩測(cè)量傳感器：應(yīng)變式拉壓力傳感器
轉(zhuǎn)速測(cè)量傳感器：60脈沖磁電式轉(zhuǎn)速傳感器
GW系列電渦流測(cè)功機(jī)及GWD系列電渦流測(cè)功機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)見表4.1和表4.2所示：
表4.1 GW系列電渦流測(cè)功機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
型號(hào)
額定吸收功率KW
額定扭矩N.m
額定扭矩轉(zhuǎn)速r/min
最高轉(zhuǎn)速r/min
轉(zhuǎn)動(dòng)慣量kgm2
最大勵(lì)磁電壓V
最大勵(lì)磁電流A
GW6
6
25
2000
14000
0.003
90
3
GW10
10
50
2000
13000
0.01
90
3
GW16
16
70
2000
13000
0.02
90
3
GW25
25
120
2000
11000
0.05
90
3
GW40
40
160
2000
10000
0.1
90
3
GW63
63
250
2000
9000
0.18
90
3
GW100
100
400
2000
8500
0.32
120
4
GW160
160
600
2000
8000
0.52
120
4
GW250
250
1100
2000
7000
1.8
120
4
GW300
300
1600
2000
6000
2.7
120
4
GW400
400
2200
2000
5000
3.6
120
4
GW450
450
2500
2000
4800
4.3
120
6
GW630
630
4000
2000
4000
5.3
120
8
表4.2 GWD系列電渦流測(cè)功機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
型號(hào)
額定吸收功率KW
額定扭矩N.m
額定扭矩轉(zhuǎn)速r/min
最高轉(zhuǎn)速r/min
轉(zhuǎn)動(dòng)慣量kgm2
最大勵(lì)磁電壓V
最大勵(lì)磁電流A
GWD63
63
250
1000
9000
0.18
90
3
GWD100
100
400
1000
8500
0.32
120
4
GWD160
160
600
1000
8000
0.52
120
4
GWD250
250
1100
1000
7000
1.8
120
4
GWD300
300
1600
1000
6000
2.7
120
4
GWD400
400
2200
1000
5000
3.6
120
4
GWD450
450
2500
1000
4800
4.3
120
6
GWD630
630
4000
1000
4000
5.3
120
8
跟據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)功率以及今后設(shè)備儲(chǔ)備能力選用GW-63測(cè)功機(jī)。
4.3.7電渦流測(cè)功機(jī)的安裝與校正
測(cè)功機(jī)使用時(shí)要牢固安裝在混凝土基礎(chǔ)上，按要求接上冷卻水進(jìn)水與回水管，聯(lián)結(jié)控制儀器與測(cè)功機(jī)的信號(hào)線，控制線方能使用，測(cè)功機(jī)底座上平面四角有螺孔，用戶吊裝時(shí)，在螺孔中擰入吊環(huán)，注意起吊繩不能碰上拉壓力傳感器，測(cè)功機(jī)臺(tái)架的安裝基礎(chǔ)如圖4.3所示，為了保持測(cè)功機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)接的穩(wěn)定可靠，測(cè)功機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)最好安裝在同一塊底板上。安裝的水泥基礎(chǔ)應(yīng)足夠堅(jiān)固、牢靠，既能承受靜載荷也能承受動(dòng)載荷，底板安裝面應(yīng)用水平儀校正。
圖4.3 測(cè)功機(jī)安裝基礎(chǔ)
供水系統(tǒng)
電渦流測(cè)功機(jī)所吸收功率所產(chǎn)生的熱量除極少部分通過(guò)外殼自然散去，絕大部分的熱量集中在內(nèi)部的導(dǎo)磁環(huán)組件上。從圖1GW電渦流測(cè)功機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖中可以見到，在測(cè)功機(jī)導(dǎo)磁環(huán)組件的后部開有多條供冷卻水流動(dòng)的槽，來(lái)自外部水池的冷卻水流過(guò)水槽與導(dǎo)磁環(huán)組件進(jìn)行熱交換，被加熱的水經(jīng)出水管流回水池，經(jīng)冷卻塔散熱后可循環(huán)利用。
電渦流測(cè)功機(jī)在安裝時(shí)應(yīng)把與測(cè)功機(jī)連接的進(jìn)、出水管預(yù)埋在臺(tái)架基礎(chǔ)內(nèi)，留出管接頭并在進(jìn)水管上安裝一個(gè)手動(dòng)閥門。測(cè)功機(jī)管路的布置可參考圖4.4。
圖4.4 發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)平面布置圖
冷卻水是電渦流測(cè)功機(jī)工作時(shí)的重要安全保障。安裝時(shí)一定要把規(guī)定尺寸的水管接到測(cè)功機(jī)的進(jìn)、出水口，在進(jìn)水口串接一只0~0.1Mpa電接點(diǎn)壓力表，并要試通水，檢查供水系統(tǒng)是否漏水，水壓、水流量是否達(dá)到規(guī)定數(shù)值，冷卻水報(bào)警保護(hù)系統(tǒng)是否起作用。電接點(diǎn)壓力表的常閉觸點(diǎn)，兩點(diǎn)分別接到勵(lì)磁電源插座的①④腳，壓力表調(diào)至0.02Mpa位置即無(wú)水時(shí)，兩觸點(diǎn)為導(dǎo)通，有水時(shí)并水壓超過(guò)0.02Mpa時(shí)兩觸點(diǎn)為常開。為保證測(cè)功機(jī)能長(zhǎng)期正常工作，建議在循環(huán)水中加入G1阻垢劑，以防止測(cè)功機(jī)長(zhǎng)期使用后冷卻室內(nèi)結(jié)垢影響冷卻效果，造成測(cè)功機(jī)損壞。測(cè)功機(jī)進(jìn)水處應(yīng)安裝過(guò)濾器，以防異物混入，測(cè)功機(jī)冷卻水應(yīng)是淡水。
GW系列電渦流測(cè)功機(jī)用水量見圖4.5所示：
圖4.5 GW 系列電渦流測(cè)功機(jī)用水量表
4.3.8測(cè)功器的校正
測(cè)功機(jī)安裝完畢在使用前應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的校正，為保證測(cè)量精度，一般每半年校正一次。若有異常情況，則隨時(shí)予以校正檢查。測(cè)功機(jī)校正裝置在有訂貨時(shí)隨機(jī)附帶的，它包括一套臂桿和一套相當(dāng)于測(cè)功機(jī)滿量程的牛頓砝碼（本機(jī)所備砝碼為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)四等精度砝碼），用戶可按以下步驟對(duì)測(cè)功機(jī)進(jìn)行校正。
圖4.6 測(cè)功機(jī)標(biāo)定裝置安裝示意圖
1、如圖4所示將隨機(jī)附帶的校正臂安裝在測(cè)功機(jī)上
2、在加砝碼前先校正儀表的零點(diǎn)
3、在臂桿的托盤上加上滿量程的砝碼
4、校正儀表的滿度
5、減下全部砝碼，檢查儀表顯示是否為“0”
6、在托盤上加上一塊砝碼，觀察儀表扭矩顯示值與砝碼值的誤差
7、依次加砝碼至滿量程并觀察儀表扭矩顯示值與砝碼值的誤差
8、依次減砝碼至零并觀察儀表扭矩顯示值與砝碼值的誤
儀表顯示值與砝碼實(shí)際值的讀數(shù)誤差不超過(guò)測(cè)功機(jī)滿量程扭矩的0.2-0.4% 即為合格。
9、校正完畢卸下校正臂桿，打開進(jìn)水閥門，重新校正儀表零點(diǎn)測(cè)功機(jī)即可使用測(cè)功機(jī)校正時(shí)如發(fā)現(xiàn)精度達(dá)不到技術(shù)指標(biāo)規(guī)定的要求，請(qǐng)參閱本說(shuō)明書“測(cè)功機(jī)維護(hù)與保養(yǎng)”一節(jié)。
測(cè)功器的使用
在啟動(dòng)被測(cè)動(dòng)力機(jī)械前，首先檢查測(cè)功機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)的聯(lián)結(jié)是否可靠，對(duì)中精度是否超過(guò)±0.02mm，傳動(dòng)軸、聯(lián)軸器的緊固螺栓是否擰緊，安全防護(hù)罩是否裝上。檢查完畢可按以下步驟進(jìn)行操作：
1．使與測(cè)功機(jī)配套的測(cè)控儀表，如FC2000或CGK系列發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)的測(cè)功機(jī)控制單元處于恒電流或恒扭矩控制方式，把設(shè)定值設(shè)置為零，被測(cè)動(dòng)力機(jī)械應(yīng)在接近于零負(fù)荷下啟動(dòng)。
2．打開進(jìn)水閥門，冷卻水通過(guò)進(jìn)水閥和壓力控制器進(jìn)入測(cè)功的冷卻室，由于壓力控制器的保護(hù)作用，當(dāng)水壓低于0.02Mpa時(shí)，勵(lì)磁電流是不能加到測(cè)功機(jī)的勵(lì)磁線圈上的，此時(shí)測(cè)功機(jī)不吸收功率。
3．根據(jù)被測(cè)機(jī)械的試驗(yàn)規(guī)范，改變FC2000或CGK系列發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)控制單元的控制方式和數(shù)字設(shè)定指示值，電渦流測(cè)功機(jī)會(huì)自動(dòng)跟隨勵(lì)磁電流的大小改變負(fù)荷，起到吸功、測(cè)功的目的。
4．當(dāng)負(fù)荷增大時(shí)，應(yīng)注意檢查測(cè)功機(jī)出水溫度不超過(guò)55℃，若測(cè)功機(jī)出水溫度超過(guò)55℃，此時(shí)應(yīng)加大進(jìn)水量或加大進(jìn)水壓力，使測(cè)功機(jī)出水溫度降低。
5．試驗(yàn)完畢應(yīng)使勵(lì)磁電流為零，卸去負(fù)荷后再關(guān)閉被測(cè)動(dòng)力機(jī)械、關(guān)閉進(jìn)水閥門，停止供水系統(tǒng)的循環(huán)。
GW/GWD6—25系列電渦流測(cè)功機(jī)接線盒插座各腳接線勵(lì)磁電流插座為：
1、4 腳：接水壓開關(guān)
2 腳（+），3