测算硅油风扇安全系数的方法与流程

1.本发明涉及一种硅油风扇，具体涉及一种测算硅油风扇安全系数的方法。


背景技术：

2.硅油风扇主要用于发动机冷却系统的一个部件，安装在发动机曲轴或者皮带轮上，主要是用于发动机冷却。有以下原因导致硅油风扇可靠性难以评估，第一硅油风扇是无级调速风扇，而且驱动转速(发动机转速乘以皮带轮速比)经常变化，导致对风扇产生的离心载荷和气动载荷难以准确获取。第二发动机的高频振动也对硅油风扇产生了相应的交变载荷。这几种载荷的叠加导致硅油风扇可靠性难以评估。


技术实现要素：

3.为解决以上问题，本发明提供一种测算硅油风扇安全系数的方法，在发动机台架上动态的测试硅油风扇的应力，然后通过数学模型的建立，计算出硅油风扇的安全系数，评估硅油风扇的可靠性。
4.本发明采用的技术方案是：一种测算硅油风扇安全系数的方法，其特征在于：包括以下步骤；
5.a、找出硅油风扇应力最大点，然后在该点布置应变片，在最易失效的位置附近需要布置备份应变片；
6.b、将布置好应变片的硅油风扇安装在发动机台架上，然后在硅油风扇前端安装固定滑环，通过滑环将硅油风扇上应变片的线束转化为静止线束与数据采集设备相连；
7.c、应变片的标定：线束与数据采集设备连接完成后，需对应变片进行标定确定其可以正常使用；
8.d、通过特定试验工况动态测试硅油风扇应力最大点的动态应变值，测试工况如下：
9.发动机满负荷转速从怠速n
idle
上升到功率点转速n；
10.发动机转速继续从功率点转速n上升到发动机最高转速n
max
，发动机负荷降到最低负荷；
11.通过测功机将发动机转速从最高转速n
max
倒拖到超速n
overspeed
，n
overspeed
＝1.35*n，无负载；
12.发动机转速从超速到怠速n
idle
，无负载。
13.e、将通过上述测试工况测出的动态应变值，然后通过杨氏模量e将动态应变值转化为动态应力值，
14.σ＝ε*e，式中σ为应力，ε为应变，e为杨氏模量；
15.f、根据动态应力值计算出平均应力σ
m
＝1/2(σ
max
σ
min
)和应力幅值σ
a
＝1/2(σ
max
‑
σ
min
)；
16.g、根据硅油风扇疲劳极限强度得出安全系数n：
[0017][0018]
式中n为安全系数，σ
‑1为疲劳极限强度，k
σ
为综合影响系数，ψ
σ
为材料修正系数。
[0019]
作为优选，步骤a中，通过有限元分析或试验对硅油风扇进行分析，找出硅油风扇应力最大点。
[0020]
作为优选，步骤c中，数据采集设备调零后，使用以固定电阻并联在应变片接线端子两端，确定数据采集读数ε
t
与ε
c
相等，
[0021][0022]
其中：ε
c
为应变值，r
gage
为应变片电阻值，r
shunt
为并联电阻值，k为应变片灵敏系数，b为电桥系数。
[0023]
本发明取得的有益效果是：在发动机台架上动态的测试硅油风扇的应力，然后通过数学模型的建立，计算出硅油风扇的安全系数，评估硅油风扇的可靠性。本发明能快速有效的确定硅油风扇安全系数，指导硅油风扇的可靠性设计，减少硅油风扇在终端客户失效的可能性。
附图说明
[0024]
图1为应变片粘贴位置示意图；
[0025]
图2为硅油风扇应力测试安装和接线示意图；
[0026]
图3为应力测试的试验工况；
[0027]
附图标记：1、应力片；1.1、备份应变片；10、硅油风扇总成；11、发动机；12、滑环；13、减震胶管；14、支架；15、底座。
具体实施方式
[0028]
下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。
[0029]
本发明的一种测算硅油风扇安全系数的方法，包括以下步骤：
[0030]
a、通过有限元分析及其他可靠性试验对硅油风扇进行分析，找出硅油风扇应力最大点，然后在该点布置应变片，在最易失效的位置附近需要布置备份应变片(如图1)；
[0031]
b、将布置好应变片的硅油风扇安装在发动机台架上，然后在硅油风扇前端安装固定滑环，通过滑环将硅油风扇上应变片的线束转化为静止线束与数据采集设备相连(如图2)；
[0032]
c、应变片的标定：线束与数据采集设备连接完成后，需对应变片进行标定确定其可以正常使用；数据采集设备调零后，使用以固定电阻并联在应变片接线端子两端，确定数据采集读数ε
t
与ε
c
相等，
[0033][0034]
其中：ε
c
为应变值，r
gage
为应变片电阻值，r
shunt
为并联电阻值，k为应变片灵敏系
数，b为电桥系数；
[0035]
d、通过特定试验工况动态测试硅油风扇应力最大点的动态应变值，如图3，测试工况如下：
[0036]
发动机满负荷转速从怠速n
idle
上升到功率点转速n；(大约80s内)
[0037]
发动机转速继续从功率点转速n上升到发动机最高转速n
max
，发动机负荷降到最低负荷；(大约20s)
[0038]
通过测功机将发动机转速从最高转速n
max
倒拖到超速n
overspeed
，n
overspeed
＝1.35*n，无负载；(大约40s)
[0039]
发动机转速从超速到怠速n
idle
，无负载；(大约60s)
[0040]
e、将通过上述测试工况测出的动态应变值，然后通过杨氏模量e将动态应变值转化为动态应力值，
[0041]
σ＝ε*e，式中σ为应力，ε为应变，e为杨氏模量；
[0042]
f、根据动态应力值计算出平均应力σ
m
＝1/2(σ
max
σ
min
)和应力幅值σ
a
＝1/2(σ
max
‑
σ
min
)；
[0043]
g、根据硅油风扇疲劳极限强度得出安全系数n：
[0044][0045]
式中n为安全系数，σ
‑1为疲劳极限强度，k
σ
为综合影响系数，ψ
σ
为材料修正系数。
[0046]
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要结构特征。本发明不受上述实例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。