GBT 7184-2023 往复式内燃机 振动评定方法

往复式内燃机振动评定方法2023-09-07发布前言 I引言 Ⅱ 2规范性引用文件 3术语和定义 14测量方法 4.1测量仪器 4.2工作条件 4.3振动烈度测量 4.4记录 4.5确定振动烈度等级 5振动评定 附录A(规范性)往复式内燃机振动评定 8附录B(资料性)往复式内燃机振动类别 参考文献 I本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件代替GB/T7184—2008《中小功率柴油机振动测量及评级》,与GB/T7184—2008相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：a)更改了“范围”中的“适用对象”(见第1章，2008年版的第1章);b)更改了“术语和定义”中“振动烈度”的定义(见第3章，2008年版的第3章);c)更改了“测量方法”(见第4章，2008年版的第4章);d)更改了“振动评定”(见第5章，2008年版的第5章)。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国机械工业联合会提出。本文件由全国内燃机标准化技术委员会(SAC/TC177)归口。本文件起草单位：上海内燃机研究所有限责任公司、上海汽车集团股份有限公司商用车技术中心、广西玉柴机器股份有限公司、上海机动车检测认证技术研究中心有限公司、潍柴动力股份有限公司、上海新动力汽车科技股份有限公司、华人运通(江苏)技术有限公司、同济大学、天津内燃机研究所(天津摩托车技术中心)、上海汽车集团股份有限公司、泛亚汽车技术中心有限公司、湖南省力宇燃气动力有限公司、潍坊内燃机质量检验中心有限公司。本文件主要起草人：宋恩栋、刘影、汤勇、曾帅、袁卫平、胡爱华、蒋长龙、袁自遥、李松林、荣超、本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为：——1987年首次发布为GB/T7184—1987;——2008年第一次修订，第一次修订时，并入了GB/T10397—2003《中小功率柴油机振动评级》的内容(GB/T10397—2003的历次版本发布情况为：GB/T10397—1989); 本次为第二次修订Ⅱ本文件建立了往复式内燃机(以下简称“发动机”)振动评定方法。本文件针对发动机主结构上的振动进行振动评定，主要是为了避免其上所装辅助设备发生问题。往复机械的典型特征是具有摆动的质量、周期性变化的输出(输入)扭矩和附属管路中的脉冲力，所有这些特征都会对主支承产生很大的交变力，并使主支承架的振动振幅增大。该振幅一般高于旋转机械，但是由于其主要取决于机械的结构特征，因此在机器使用寿命内，往复式机械比旋转式机械更稳定。对往复式内燃机来说，按本文件对发动机主结构的振动进行测量，只能对发动机本身零部件的应力和振动状态提供一个大致的概念。如旋转部件的扭转振动一般不能通过机械结构零件的测量来评定。当超过按同类发动机的经验数据所制定的指导值时，主要是使安装在发动机上的零件(如增压器、热交换器、调速器、滤清器、泵等)、发动机与其外部零件间的连接件(如管路)或监测仪表(如压力表、温度计等)损坏。而要预测振动达到什么值就会出现损坏的问题，则在很大程度取决于这些零件本身及其紧固件的设计。在某些情况下，需要对发动机某些零部件和部位进行专项测量，以确定其振动值在允许的范围内。尽管有时候振动测量值在允许的范围内，但由于各种发动机的零部件不尽相同，问题还是有可能会发生。这些问题可通过特定的“局部测量”(如避开共振)来纠正。尽管如此，经验表明，在大多情况下用可测量的量来表征振动状况，并给出指导值是可行的。这说明可测量的变量和指导值在大多数情况下可给出可靠的评定。为了以简单方式定量描述往复式内燃机振动，本文件将采用“振动烈度”这一术语。发动机的振动值不但受机体本身特性的影响，而且在很大程度上受基础的影响。由于往复式内燃机可看作振源，因此发动机与基础间的隔振是必要的。基础的振动响应会对发动机振动产生相当大的影响，这些振动状况还依赖于发动机周边环境的传递特性，所以发动机对环境的影响不能由发动机本身的振动完全确定。因此本文件仅作为发动机对环境的影响的参考。1往复式内燃机振动评定方法本文件描述了往复式内燃机整机非旋转部件和非往复部件的振动评定方法。本文件适用于GB/T21404定义的往复式内燃机(以下除特别说明外，简称“发动机”),以及尚无合适标准可使用的其他内燃机。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T2298机械振动、冲击与状态监测词汇GB/T6072.1往复式内燃机性能第1部分：功率、燃料消耗和机油消耗的标定及试验方法通用发动机的附加要求GB/T6072.3往复式内燃机性能第3部分：试验测量GB/T13824旋转与往复式机器的机械振动对振动烈度测量仪的要求GB/T14412机械振动与冲击加速度计的机械安装GB/T14777几何定向及运动方向GB/T21404内燃机发动机功率的确定和测量方法一般要求3术语和定义GB/T2298、GB/T6072.1和GB/T14777界定的以及下列术语和定义适用于本文件。振动烈度vibrationseverity诸如极大值、平均值、均方根值或其他描述振动参数的一个或一组数值，涉及多个瞬态值或多个平均值。4测量方法4.1测量仪器包括传感器、电缆在内的测量系统应满足GB/T13824的要求。如测量系统不能完全满足GB/T13824的要求，但测量结果能满足GB/T13824的要求，则测量系统可认为是满足GB/T13824要求的等效测量系统。2除非国家法规另有规定外，包括传感器、电缆在内的测量系统的检定周期为1年。4.2工作条件发动机的安装和运转工况对被测对象的工作状态产生影响，本文件规定了台架测量时最大限度地减小引起发动机振动变化的安装条件和运转工况；现场测量时按实际的安装条件和运转工况进行。台架测量时，发动机宜尽可能接近实际使用情况安装在基座上并与测功设备弹性联接。台架测量时，发动机应按GB/T6072.1规定的ISO标准功率及相应转速稳定运转，并要求发动机的机油温度、冷却物质温度稳定。固定转速用发动机按额定工况运转；其他用途发动机一般按满负荷速度特性(即外特性)工况或螺旋桨推进特性(如船用主机)或牵引特性(如机车柴油机)运转。外特性、螺旋桨推进特性或牵引特性工况运转时优先升/降速动态测量，也可稳态测量；且运转工况均应包括额定转速工况和最低工作转速工况。运转工况的转速间隔从额定转速起算；最低工作转速工况通常由制造商提供的外特性曲线确定。升/降速动态测量时，转速间隔为25r/min,转速变化率应小于或等于75r·min-¹/s;稳态测量时，转速间隔按100r/min、50r/min、25r/min数系选择。如需要，也可按其他工况或其他转速间隔进行测量，并记录。发动机功率及相应转速的测量应按GB/T6072.3的规定进行。4.3振动烈度测量本文件的振动烈度用均方根值描述，振动参数包括位移、速度和加速度。测量频率范围为2Hz～1000Hz。测得的量为被测发动机规定位置处三个方向(X、Y、Z)上的振动值。对功率小于或等于100kW的发动机，仅测量2Hz～1000Hz频率范围的速度，并以此作为评级对功率大于100kW的发动机，应测量2Hz～10Hz频率范围的位移、10Hz～250Hz频率范围的速度和250Hz～1000Hz频率范围的加速度，并以此作为评级依据。注：现场测量和台架测量的结果可能不一致，这通常是由安装条件不同引起的。典型发动机的传感器位置布置如图1～图4所示。其他型式的发动机(如星形发动机)可采用类似的位置。发动机的几何定向及运动方向应符合GB/T14777的规定。根据需要，也可增加传感器位置(如根据经验预测的较大振动烈度位置、受有载荷的轴承位置、零件的支撑位置和附件支架的联接位置等)。应根据发动机的实际结构布置传感器。传感器应正确固定在发动机的主结构上，如受安装限制应就近选择位置。3传感器应固定牢固，对加速度计，其安装应满足GB/T14412的要求。传感器位置及其振动方向标记方式应统一。示例：如在发动机右侧(R)、机体顶部边缘(3)、发动机输出端(I)位置的传感器沿Y轴方向的振动标记为：R3IY。标引说明：水平面：1——支承面，2—-曲轴平面，3——机体顶部边缘；沿X轴方向：I——发动机输出端，Ⅱ——发动机中部，Ⅲ——发动机自由端。图1直列式发动机传感器位置示意图4标引说明：水平面：1——支承面，3——机体顶部边缘；沿X轴方向：I——发动机输出端，Ⅲ——发动机自由端。图2卧式单缸发动机传感器位置示意图标引说明：两侧面：L——左侧，R——右侧；水平面：1——支承面，2——曲轴平面，3——机体顶部边缘；沿X轴方向：I——发动机输出端，Ⅱ——发动机中部，Ⅲ——发动机自由端。图3多缸V型发动机传感器位置示意图5N标引说明：图4水平对置发动机传感器位置示意图下列内容如适用，应收集并记录。a)发动机2)所用燃油类型及其辛烷值或十六烷值；3)柴油机喷油定时(静态和动态)或汽油机点火定时(静态和动态);4)基座特性及发动机与其联接方式(弹性或刚性);5)测试时的发动机功率及相应转速。b)测量仪器2)测量仪器的检定方法、日期、地点和结果。c)振动数据1)传感器位置示意图；2)每个传感器位置的振动测量值及其方向。d)其他1)气象状况(包括大气压、温度和相对湿度);2)测量日期、地点和人员。4.5确定振动烈度等级表1列出了振动烈度等级及其振动限值。对小于或等于100kW的发动机，汇总发动机主结构上各个位置、各个方向上测得的速度，将其中的最大值按表1确定振动烈度等级。对功率大于100kW的发动机，汇总发动机主结构上各个位置、各个方向上测得的位移、速度和加速度，将其中位移、速度和加速度的最大值按表1分别列出其振动烈度等级，将这三个等级中最大的确定为发动机的振动烈度等级。6表1振动烈度等级表振动烈度等级发动机主结构上所测综合振动限值位移速度mm/s加速度m/s²4.5以下给出某额定功率大于100kW的柴油机振动烈度确定的典型示例。按4.3.1的要求，对功率大于100kW的发动机，需测量2Hz～10Hz频率范围的位移、10Hz~250Hz频率范围的速度和250Hz～1000Hz频率范围的加速度；按4.3.2布置传感器位置，测量并记录。按表1要求，对发动机主结构上的示例位置R3I,三个方向上测得的位移、速度和加速度的测量结果及其振动烈度(列于方括号内)汇总，算出最大位移、速度和加速度及其振动烈度等级，将这三个等级中最大的确定为示例位置R3I的振动烈度等级，见表2。示例发动机位置R3I的振动烈度等级为28。同样可对发动机主结构上各个位置、各个方向上测得的位移、速度和加速度的测量结果及其振动烈度进行汇总，以确定发动机的振动烈度等级。表2振动烈度等级确定表(示例：某额定功率大于100kW的柴油机)位置振动测量值振动烈度等级位移速度mm/s加速度m/s²100[等级7.1]15[等级18]9[等级7.1]—150[等级11]16[等级18]8[等级7.1]250[等级18]22[等级28]10[等级7.1]最大值250[等级18]22[等级28]10[等级7.1]7为了减少对环境的影响，发动机已广泛使用弹性支承，其设计和应用不在本文件范围内。注：有关振动对建筑物影响的指南见GB/T14124。5振动评定发动机振动评定用于运行监控和验收试验，也可用于评价发动机的振动是否对直接安装其上的仪器设备有不利影响，还可用于制定工程措施。发动机振动评定可根据发动机振动类别及其振动烈度等级按附录A进行。发动机振动类别可根据其类型、气缸数(单缸/多缸)、冷却方式、转速和基座型式等分成7级，附录B给出了推荐的发动机振动类别表。附录A也可用于零件支撑位置和附件支架