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關于幼兒園校車常見的發動機振動現象的原因分析和解決方法

新聞導讀:
本文章發表于:申通劉校車銷售公司 作者:中通 發布時間:2012-11-16
1 振動現象
在一輛幼兒園校車上,裝配了一臺制冷量為28000kcal/h的非獨立頂置式空調,在整車裝配好后試車的過程中,發現空調壓縮機有異常振動現象。具體現象是:當發動機轉速超過1600r/min時開始產生異常振動,同時噪聲明顯加大,在發動機上方車廂內站立或就坐時腳有發麻的感覺,當發動機轉速低于1600r/min時卻無以上現象。
2 原因分析
因為校車空調壓縮機是往復活塞式結構,內部活塞作往復運動,動力平衡性能較差,必然會產生一定的振動。而幼兒園校車發動機本身也是活塞作往復運動,也會產生振動,當2者的振動頻率接近時就會發生共振,也就是說,一旦發動機轉速達到1600r/min時,相應的壓縮機轉速為2700r/min,此時壓縮機產生的振動頻率正好與發動機的振動頻率相同,故而出現異常振動共振現象。因此,消除異常振動現象需要采取2種辦法,一種是改善固定壓縮機相關部件的強度,使之避開共振區域,另一種是調整壓縮機的轉速,使之避開共振區域。針對這個問題我們在以下幾個方面進行了改進嘗試。
3 解決步驟
為了使振動有一個量的概念,我們用儀器在壓縮機附近選擇2點(見圖1中的A點和B點)進行振動測試,其中A點是壓縮機支架上一點,B點是車身側壁上一點,分怠速(發動機轉速為700r/min)和高速(發動機轉速為2000r/min)時2種狀態進行測試。高速狀態未做任何改動時測試,A點:11.7m/s2,B點:3.8m/s2。然后按下面的步驟逐一進行了改進,并繪制了振動變化曲線,見圖2。
3.1 增加聯接件的強度
針對這種現象,我們分析了與壓縮機相聯接的幾個部件的強度,發現壓縮機支架左下方的消聲器吊架(見圖1中的01部件)的強度較弱,只有3mm厚,在發動機高速運轉時用手觸摸這塊板,發現有較強的振動,于是先采取了加厚此板的措施,把此板換成了6mm厚的鋼板,重新固定。
3.2 加強側壁型材
固定壓縮機支架的2個下橫梁支架,靠前的一個是懸臂式,靠末端的一個支架(見圖1中的02部件)與車身側圍骨架相聯接,通過對側壁立柱型材(見圖1中的03部件)的振動測試,發現型材的壁厚偏小,形成了一個傳遞振動的橋梁,應該增加03部件的強度,但因這臺樣車已經無法現場更換厚壁立柱,所以在02部件和03部件處增加了一個加強筋,如圖3所示。
3.3 更換橡膠減振墊
我們還對壓縮機下的橡膠減振墊進行了改進,目的是提高減振效果。目前壓縮機下的橡膠減振墊是采用貫通螺栓固定的,因螺栓是上下貫通的,受螺栓的限制,橡膠的減振效果較差,改為采用進口的一種橡膠減振墊的結構,它的好處是上下固定螺栓不貫通,上面和下面各有1塊鋼板,中間全部是橡膠,上下鋼板的中心均伸出1個螺柱,用于上下螺栓的固定,這樣可以全部靠橡膠減振,從而提高減振效果。
3.4 調整校車空調壓縮機的轉速
在對壓縮機周圍部件進行了加強之后,又對幼兒園校車空調壓縮機的轉速進行調整。原來設計在校車發動機最高轉速時壓縮機的最高轉速可以達到3600r/min,總傳動比為1.67。這樣算來,當發動機1600r/min時壓縮機的轉速為2700r/min,也就是說將壓縮機的轉速調到2700r/min以下就可避開共振區域。但考慮到已對壓縮機的支架等相關部件進行了加強。按照壓縮機的性能曲線,先采取第1步,將壓縮機的總傳動比降至1.38,經計算后壓縮機的轉速在發動機最高轉速時為3000r/min。對這次改進進行了測試,得到A點和B點的測試數據,A點:9m/s2,B點:3.3m/s2。具體變化見圖2,并未達到預期效果。
再次研究壓縮機的性能曲線,結合以往其他空調壓縮機的安裝經驗,并請教了有關專家對此問題進行了計算,決定將壓縮機的轉速繼續往下調整,采取第2步,將壓縮機的總傳動比降至1.18,計算后壓縮機的轉速在發動機最高轉速時為2600r/min,并對第2次改進進行了測試。得到A點和B點的測試數據,A點:7m/s2,B點:1.4m/s2,具體變化見圖2,與其他未反映共振現象的空調壓縮機的振動數據相比,已具有同樣水平。
3.5 測定幼兒園校車空調的制冷量
因為壓縮機的轉速下降較多,可能對空調的制冷量影響很大,于是在傳動比改為1.18之后,對空調的制冷量進行了測試。與前期壓縮機的轉速未下調之前進行對比,結果表明室內溫度比原來升高了2℃,即室內溫度達到25℃,仍然符合標準。考慮到客車在行車過程中復雜的工況條件,需要將空調的制冷量儲備加大,故最終決定將傳動比調整至1.25,即壓縮機在發動機最高轉速時的轉速為2750r/min。
3.6 整體改進效果
在第2臺車上,我們按以上所有的改進措施對車身立柱及壓縮機支架的相關部件等進行了加強,將張緊輪調至壓縮機的傳動比為1.25,并對整車再次做了振動測試,發現共振現象已完全消除,測定制冷量時,室內溫度可以達到24.6℃,制冷效果也比較理想。
4 結束語
在此次對壓縮機振動問題解決的過程中,得到了以下啟發:
(1)與壓縮機支架聯接的部件,均應加強,其壁厚不應小于6mm,壓縮機支架壁厚不小于8mm;
(2)為了避免壓縮機的振動傳遞到車身,固定壓縮機支架的下橫梁盡量不要與車身骨架聯接,只與大梁聯接,即做成懸臂梁的結構;
(3)壓縮機支架下的減振橡膠墊不要采用貫通螺栓的結構形式,應采用非貫通螺栓緊固的結構形式,但橡膠與鋼板粘結部分的強度要嚴格進行質量控制。

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