GBT 7184-2023 往復(fù)式內(nèi)燃機(jī) 振動評定方法

往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)振動評定方法2023-09-07發(fā)布前言 I引言 Ⅱ 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 14測量方法 4.1測量儀器 4.2工作條件 4.3振動烈度測量 4.4記錄 4.5確定振動烈度等級 5振動評定 附錄A(規(guī)范性)往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)振動評定 8附錄B(資料性)往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)振動類別 參考文獻(xiàn) I本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件代替GB/T7184—2008《中小功率柴油機(jī)振動測量及評級》,與GB/T7184—2008相比，除結(jié)構(gòu)調(diào)整和編輯性改動外，主要技術(shù)變化如下：a)更改了“范圍”中的“適用對象”(見第1章，2008年版的第1章);b)更改了“術(shù)語和定義”中“振動烈度”的定義(見第3章，2008年版的第3章);c)更改了“測量方法”(見第4章，2008年版的第4章);d)更改了“振動評定”(見第5章，2008年版的第5章)。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會提出。本文件由全國內(nèi)燃機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC177)歸口。本文件起草單位：上海內(nèi)燃機(jī)研究所有限責(zé)任公司、上海汽車集團(tuán)股份有限公司商用車技術(shù)中心、廣西玉柴機(jī)器股份有限公司、上海機(jī)動車檢測認(rèn)證技術(shù)研究中心有限公司、濰柴動力股份有限公司、上海新動力汽車科技股份有限公司、華人運(yùn)通(江蘇)技術(shù)有限公司、同濟(jì)大學(xué)、天津內(nèi)燃機(jī)研究所(天津摩托車技術(shù)中心)、上海汽車集團(tuán)股份有限公司、泛亞汽車技術(shù)中心有限公司、湖南省力宇燃?xì)鈩恿τ邢薰?、濰坊內(nèi)燃機(jī)質(zhì)量檢驗(yàn)中心有限公司。本文件主要起草人：宋恩棟、劉影、湯勇、曾帥、袁衛(wèi)平、胡愛華、蔣長龍、袁自遙、李松林、榮超、本文件及其所代替文件的歷次版本發(fā)布情況為：——1987年首次發(fā)布為GB/T7184—1987;——2008年第一次修訂，第一次修訂時，并入了GB/T10397—2003《中小功率柴油機(jī)振動評級》的內(nèi)容(GB/T10397—2003的歷次版本發(fā)布情況為：GB/T10397—1989); 本次為第二次修訂Ⅱ本文件建立了往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)(以下簡稱“發(fā)動機(jī)”)振動評定方法。本文件針對發(fā)動機(jī)主結(jié)構(gòu)上的振動進(jìn)行振動評定，主要是為了避免其上所裝輔助設(shè)備發(fā)生問題。往復(fù)機(jī)械的典型特征是具有擺動的質(zhì)量、周期性變化的輸出(輸入)扭矩和附屬管路中的脈沖力，所有這些特征都會對主支承產(chǎn)生很大的交變力，并使主支承架的振動振幅增大。該振幅一般高于旋轉(zhuǎn)機(jī)械，但是由于其主要取決于機(jī)械的結(jié)構(gòu)特征，因此在機(jī)器使用壽命內(nèi)，往復(fù)式機(jī)械比旋轉(zhuǎn)式機(jī)械更穩(wěn)定。對往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)來說，按本文件對發(fā)動機(jī)主結(jié)構(gòu)的振動進(jìn)行測量，只能對發(fā)動機(jī)本身零部件的應(yīng)力和振動狀態(tài)提供一個大致的概念。如旋轉(zhuǎn)部件的扭轉(zhuǎn)振動一般不能通過機(jī)械結(jié)構(gòu)零件的測量來評定。當(dāng)超過按同類發(fā)動機(jī)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)所制定的指導(dǎo)值時，主要是使安裝在發(fā)動機(jī)上的零件(如增壓器、熱交換器、調(diào)速器、濾清器、泵等)、發(fā)動機(jī)與其外部零件間的連接件(如管路)或監(jiān)測儀表(如壓力表、溫度計(jì)等)損壞。而要預(yù)測振動達(dá)到什么值就會出現(xiàn)損壞的問題，則在很大程度取決于這些零件本身及其緊固件的設(shè)計(jì)。在某些情況下，需要對發(fā)動機(jī)某些零部件和部位進(jìn)行專項(xiàng)測量，以確定其振動值在允許的范圍內(nèi)。盡管有時候振動測量值在允許的范圍內(nèi)，但由于各種發(fā)動機(jī)的零部件不盡相同，問題還是有可能會發(fā)生。這些問題可通過特定的“局部測量”(如避開共振)來糾正。盡管如此，經(jīng)驗(yàn)表明，在大多情況下用可測量的量來表征振動狀況，并給出指導(dǎo)值是可行的。這說明可測量的變量和指導(dǎo)值在大多數(shù)情況下可給出可靠的評定。為了以簡單方式定量描述往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)振動，本文件將采用“振動烈度”這一術(shù)語。發(fā)動機(jī)的振動值不但受機(jī)體本身特性的影響，而且在很大程度上受基礎(chǔ)的影響。由于往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)可看作振源，因此發(fā)動機(jī)與基礎(chǔ)間的隔振是必要的。基礎(chǔ)的振動響應(yīng)會對發(fā)動機(jī)振動產(chǎn)生相當(dāng)大的影響，這些振動狀況還依賴于發(fā)動機(jī)周邊環(huán)境的傳遞特性，所以發(fā)動機(jī)對環(huán)境的影響不能由發(fā)動機(jī)本身的振動完全確定。因此本文件僅作為發(fā)動機(jī)對環(huán)境的影響的參考。1往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)振動評定方法本文件描述了往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)整機(jī)非旋轉(zhuǎn)部件和非往復(fù)部件的振動評定方法。本文件適用于GB/T21404定義的往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)(以下除特別說明外，簡稱“發(fā)動機(jī)”),以及尚無合適標(biāo)準(zhǔn)可使用的其他內(nèi)燃機(jī)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T2298機(jī)械振動、沖擊與狀態(tài)監(jiān)測詞匯GB/T6072.1往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)性能第1部分：功率、燃料消耗和機(jī)油消耗的標(biāo)定及試驗(yàn)方法通用發(fā)動機(jī)的附加要求GB/T6072.3往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)性能第3部分：試驗(yàn)測量GB/T13824旋轉(zhuǎn)與往復(fù)式機(jī)器的機(jī)械振動對振動烈度測量儀的要求GB/T14412機(jī)械振動與沖擊加速度計(jì)的機(jī)械安裝GB/T14777幾何定向及運(yùn)動方向GB/T21404內(nèi)燃機(jī)發(fā)動機(jī)功率的確定和測量方法一般要求3術(shù)語和定義GB/T2298、GB/T6072.1和GB/T14777界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。振動烈度vibrationseverity諸如極大值、平均值、均方根值或其他描述振動參數(shù)的一個或一組數(shù)值，涉及多個瞬態(tài)值或多個平均值。4測量方法4.1測量儀器包括傳感器、電纜在內(nèi)的測量系統(tǒng)應(yīng)滿足GB/T13824的要求。如測量系統(tǒng)不能完全滿足GB/T13824的要求，但測量結(jié)果能滿足GB/T13824的要求，則測量系統(tǒng)可認(rèn)為是滿足GB/T13824要求的等效測量系統(tǒng)。2除非國家法規(guī)另有規(guī)定外，包括傳感器、電纜在內(nèi)的測量系統(tǒng)的檢定周期為1年。4.2工作條件發(fā)動機(jī)的安裝和運(yùn)轉(zhuǎn)工況對被測對象的工作狀態(tài)產(chǎn)生影響，本文件規(guī)定了臺架測量時最大限度地減小引起發(fā)動機(jī)振動變化的安裝條件和運(yùn)轉(zhuǎn)工況；現(xiàn)場測量時按實(shí)際的安裝條件和運(yùn)轉(zhuǎn)工況進(jìn)行。臺架測量時，發(fā)動機(jī)宜盡可能接近實(shí)際使用情況安裝在基座上并與測功設(shè)備彈性聯(lián)接。臺架測量時，發(fā)動機(jī)應(yīng)按GB/T6072.1規(guī)定的ISO標(biāo)準(zhǔn)功率及相應(yīng)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，并要求發(fā)動機(jī)的機(jī)油溫度、冷卻物質(zhì)溫度穩(wěn)定。固定轉(zhuǎn)速用發(fā)動機(jī)按額定工況運(yùn)轉(zhuǎn)；其他用途發(fā)動機(jī)一般按滿負(fù)荷速度特性(即外特性)工況或螺旋槳推進(jìn)特性(如船用主機(jī))或牽引特性(如機(jī)車柴油機(jī))運(yùn)轉(zhuǎn)。外特性、螺旋槳推進(jìn)特性或牽引特性工況運(yùn)轉(zhuǎn)時優(yōu)先升/降速動態(tài)測量，也可穩(wěn)態(tài)測量；且運(yùn)轉(zhuǎn)工況均應(yīng)包括額定轉(zhuǎn)速工況和最低工作轉(zhuǎn)速工況。運(yùn)轉(zhuǎn)工況的轉(zhuǎn)速間隔從額定轉(zhuǎn)速起算；最低工作轉(zhuǎn)速工況通常由制造商提供的外特性曲線確定。升/降速動態(tài)測量時，轉(zhuǎn)速間隔為25r/min,轉(zhuǎn)速變化率應(yīng)小于或等于75r·min-1/s;穩(wěn)態(tài)測量時，轉(zhuǎn)速間隔按100r/min、50r/min、25r/min數(shù)系選擇。如需要，也可按其他工況或其他轉(zhuǎn)速間隔進(jìn)行測量，并記錄。發(fā)動機(jī)功率及相應(yīng)轉(zhuǎn)速的測量應(yīng)按GB/T6072.3的規(guī)定進(jìn)行。4.3振動烈度測量本文件的振動烈度用均方根值描述，振動參數(shù)包括位移、速度和加速度。測量頻率范圍為2Hz～1000Hz。測得的量為被測發(fā)動機(jī)規(guī)定位置處三個方向(X、Y、Z)上的振動值。對功率小于或等于100kW的發(fā)動機(jī)，僅測量2Hz～1000Hz頻率范圍的速度，并以此作為評級對功率大于100kW的發(fā)動機(jī)，應(yīng)測量2Hz～10Hz頻率范圍的位移、10Hz～250Hz頻率范圍的速度和250Hz～1000Hz頻率范圍的加速度，并以此作為評級依據(jù)。注：現(xiàn)場測量和臺架測量的結(jié)果可能不一致，這通常是由安裝條件不同引起的。典型發(fā)動機(jī)的傳感器位置布置如圖1～圖4所示。其他型式的發(fā)動機(jī)(如星形發(fā)動機(jī))可采用類似的位置。發(fā)動機(jī)的幾何定向及運(yùn)動方向應(yīng)符合GB/T14777的規(guī)定。根據(jù)需要，也可增加傳感器位置(如根據(jù)經(jīng)驗(yàn)預(yù)測的較大振動烈度位置、受有載荷的軸承位置、零件的支撐位置和附件支架的聯(lián)接位置等)。應(yīng)根據(jù)發(fā)動機(jī)的實(shí)際結(jié)構(gòu)布置傳感器。傳感器應(yīng)正確固定在發(fā)動機(jī)的主結(jié)構(gòu)上，如受安裝限制應(yīng)就近選擇位置。3傳感器應(yīng)固定牢固，對加速度計(jì)，其安裝應(yīng)滿足GB/T14412的要求。傳感器位置及其振動方向標(biāo)記方式應(yīng)統(tǒng)一。示例：如在發(fā)動機(jī)右側(cè)(R)、機(jī)體頂部邊緣(3)、發(fā)動機(jī)輸出端(I)位置的傳感器沿Y軸方向的振動標(biāo)記為：R3IY。標(biāo)引說明：水平面：1——支承面，2—-曲軸平面，3——機(jī)體頂部邊緣；沿X軸方向：I——發(fā)動機(jī)輸出端，Ⅱ——發(fā)動機(jī)中部，Ⅲ——發(fā)動機(jī)自由端。圖1直列式發(fā)動機(jī)傳感器位置示意圖4標(biāo)引說明：水平面：1——支承面，3——機(jī)體頂部邊緣；沿X軸方向：I——發(fā)動機(jī)輸出端，Ⅲ——發(fā)動機(jī)自由端。圖2臥式單缸發(fā)動機(jī)傳感器位置示意圖標(biāo)引說明：兩側(cè)面：L——左側(cè)，R——右側(cè)；水平面：1——支承面，2——曲軸平面，3——機(jī)體頂部邊緣；沿X軸方向：I——發(fā)動機(jī)輸出端，Ⅱ——發(fā)動機(jī)中部，Ⅲ——發(fā)動機(jī)自由端。圖3多缸V型發(fā)動機(jī)傳感器位置示意圖5N標(biāo)引說明：圖4水平對置發(fā)動機(jī)傳感器位置示意圖下列內(nèi)容如適用，應(yīng)收集并記錄。a)發(fā)動機(jī)2)所用燃油類型及其辛烷值或十六烷值；3)柴油機(jī)噴油定時(靜態(tài)和動態(tài))或汽油機(jī)點(diǎn)火定時(靜態(tài)和動態(tài));4)基座特性及發(fā)動機(jī)與其聯(lián)接方式(彈性或剛性);5)測試時的發(fā)動機(jī)功率及相應(yīng)轉(zhuǎn)速。b)測量儀器2)測量儀器的檢定方法、日期、地點(diǎn)和結(jié)果。c)振動數(shù)據(jù)1)傳感器位置示意圖；2)每個傳感器位置的振動測量值及其方向。d)其他1)氣象狀況(包括大氣壓、溫度和相對濕度);2)測量日期、地點(diǎn)和人員。4.5確定振動烈度等級表1列出了振動烈度等級及其振動限值。對小于或等于100kW的發(fā)動機(jī)，匯總發(fā)動機(jī)主結(jié)構(gòu)上各個位置、各個方向上測得的速度，將其中的最大值按表1確定振動烈度等級。對功率大于100kW的發(fā)動機(jī)，匯總發(fā)動機(jī)主結(jié)構(gòu)上各個位置、各個方向上測得的位移、速度和加速度，將其中位移、速度和加速度的最大值按表1分別列出其振動烈度等級，將這三個等級中最大的確定為發(fā)動機(jī)的振動烈度等級。6表1振動烈度等級表振動烈度等級發(fā)動機(jī)主結(jié)構(gòu)上所測綜合振動限值位移速度mm/s加速度m/s24.5以下給出某額定功率大于100kW的柴油機(jī)振動烈度確定的典型示例。按4.3.1的要求，對功率大于100kW的發(fā)動機(jī)，需測量2Hz～10Hz頻率范圍的位移、10Hz~250Hz頻率范圍的速度和250Hz～1000Hz頻率范圍的加速度；按4.3.2布置傳感器位置，測量并記錄。按表1要求，對發(fā)動機(jī)主結(jié)構(gòu)上的示例位置R3I,三個方向上測得的位移、速度和加速度的測量結(jié)果及其振動烈度(列于方括號內(nèi))匯總，算出最大位移、速度和加速度及其振動烈度等級，將這三個等級中最大的確定為示例位置R3I的振動烈度等級，見表2。示例發(fā)動機(jī)位置R3I的振動烈度等級為28。同樣可對發(fā)動機(jī)主結(jié)構(gòu)上各個位置、各個方向上測得的位移、速度和加速度的測量結(jié)果及其振動烈度進(jìn)行匯總，以確定發(fā)動機(jī)的振動烈度等級。表2振動烈度等級確定表(示例：某額定功率大于100kW的柴油機(jī))位置振動測量值振動烈度等級位移速度mm/s加速度m/s2100[等級7.1]15[等級18]9[等級7.1]—150[等級11]16[等級18]8[等級7.1]250[等級18]22[等級28]10[等級7.1]最大值250[等級18]22[等級28]10[等級7.1]7為了減少對環(huán)境的影響，發(fā)動機(jī)已廣泛使用彈性支承，其設(shè)計(jì)和應(yīng)用不在本文件范圍內(nèi)。注：有關(guān)振動對建筑物影響的指南見GB/T14124。5振動評定發(fā)動機(jī)振動評定用于運(yùn)行監(jiān)控和驗(yàn)收試驗(yàn)，也可用于評價發(fā)動機(jī)的振動是否對直接安裝其上的儀器設(shè)備有不利影響，還可用于制定工程措施。發(fā)動機(jī)振動評定可根據(jù)發(fā)動機(jī)振動類別及其振動烈度等級按附錄A進(jìn)行。發(fā)動機(jī)振動類別可根據(jù)其類型、氣缸數(shù)(單缸/多缸)、冷卻方式、轉(zhuǎn)速和基座型式等分成7級，附錄B給出了推薦的發(fā)動機(jī)振動類別表。附錄A也可用于零件支撐位置和附件支架