Rotec 附件轮系系统性能测试技术资料

附件轮系系统性能测试技术资料

编辑：谢蕴珍

时间：2016-03-13

时间20160313

Content目录

?基础知识介绍

?Rotec测试设备介绍

?Rotec测试分析软件

?其它

基础知识介绍

测试工程师需要具备相关的基础知识，包括附件系统（轮系）知识、张紧轮和皮带产品知识、及测试相关的信号及信号处理知识，系统的了解需学习相关资料，皮带产品知识及测试相关的信号及信号处理知识系统的了解需学习相关资料此处只对相关概念做简要介绍。

附件轮系系统

发动机前端附件系统是曲轴通过皮带来带动空调压缩机、水泵、发电机、助力转向泵、风扇等附件工作的系统，且系统中装有维持带段张力的手动或自动张紧器，如下图：

张紧轮附件皮带

基础知识介绍

附件皮带是通过摩擦实现功率传递的一种常见机械传动方式，在一定的预紧张力作用下将皮带紧套在带轮上，该预紧张力使带和带轮间产生一定的正压力，通力作用下将皮带紧套在带轮上该预紧张力使带和带轮间产生定的正压力通过正压力使皮带与带轮间产生摩擦力，进一步实现功率传递。

带轮横截面示意图

基础知识介绍

发动机曲轴扭振（附件系统输入激励）

只有发动机气缸内气体燃烧做功的时候才驱动曲轴旋转，这样类似一个脉冲系统，燃烧做功的间隔越小，曲轴旋转速度的一致性越好。每一次做功冲程，曲轴都被加速，然后就减速，直到下一个做功冲程，通常发动机转速越低，气缸数越都被加速，然后就减速，直到下个做功冲程，通常发动机转速越低，气缸数越少，燃烧做功的冲击效果越大，燃料燃烧特性同样有一个重要的影响，如柴油机

的瞬时加速效果比同排量的汽油机效果大。

由于内燃机燃烧循环的特殊性，使得曲轴转动时有加速和减速现象，从而造成曲轴输出转速产生上下波动，当曲轴的这种转速波动传递到附件系统，附件系统也被反复的加速和减速，而由于附件的转动惯量，附件系统又会抵制这种速率的变化，使系统生产较高的动态皮带张力，较大的张紧轮臂摆角，较大的皮带振动，较大的NVH问题。

把曲轴转速的波动也可等价为曲轴带轮扭转振动，也称为扭振，在附件系统中把曲轴转速的波动也可等价为曲轴带轮扭转振动也称为扭振在附件系统中也称为输入激励。

基础知识介绍

附件系统动静态性能

附件轮系系统静态特性主要是评价系统中各带段的静态张力，通常系统静态时，各附件轮没有负载扭矩的作用，各带段的静态张力相等；

系统的动态特性主要是评价张紧臂的旋转振动带轮间的滑移率张紧轮或

评价张紧臂的旋转振动，带-轮间的滑移率，张紧轮或惰轮轮毂载荷，最紧边和最长边带段中点的横向振动位移。

下文简要介绍各评价参数意义：

1、带的静态张力

附件系统工作时是通过带与轮间的摩擦传递动力，为使带与轮间产生足够的摩擦力，皮带安装好后，带中需有一定的静态张力T，合适的静态张力是保证系统正常工作的必要条件，带的静态力力过小，带与轮间摩擦力小，带传动功率减小，严重时会引起带在轮上发生滑移和加速磨损；带的静态张力过大，带中应力相应增大，带的寿命降低，同时轮轴和轴承负荷压力增大，轴承寿命缩短。

2、张紧臂的旋转振动

自动张紧器通常有张紧轮、张紧臂、扭转弹簧、阻尼元件等组成，张紧轮通常与自动张紧器通常有张紧轮张紧臂扭转弹簧阻尼元件等组成张紧轮通常与系统中最松边带段相接触，用于自动张紧最松边带段，并保持最松边带段张力的稳定，系统运行时，张紧臂的摆动角度过大，容易使张紧器产生疲劳失效，而张紧臂的摆动角度过小，张紧器又起不到保持最松边带段张力稳定的作用。

的摆动角度过小张紧器又起不到保持最松边带段张力稳定的作用

基础知识介绍

附件系统动静态性能

3、带-轮之间的滑移率

系统中通过带-轮间的摩擦力来驱动附件轮，由于各轮旋转时转速波动，以及皮

带的纵向（沿着带的速度方向）伸缩和横向（垂直带的速度方向）振动，带的纵向运动和轮的旋转运动之间会产生相对滑移。带-轮间的滑移率用带和轮的相对速度

来描述，带-轮间滑移率的增大，不仅加速带的磨损，同时还会产生较大的噪音。4、最紧边和最长边带段中点的横向振动位移

带的张力波动和纵向传递速度，是影响带段横向振动的直接因素，带段横向振动位移越大，皮带横向振动引起的噪音也会增大；同时也会增加带与轮之间的滑移率，从而增加皮带的磨损，减少带的使用寿命。

5、张紧轮或惰轮轮毂载荷

张紧轮或惰轮动态轮毂载荷大小对于轴承选用非常重要，大的轮毂载荷使轴承寿命缩短，工程上也通过测量无负载带轮的轮毂载荷计算皮带的动态张力。

基础知识介绍

测试系统组成

被测

对象传感

器信号调

信号处显示记观察者

激励装置反馈控制理理录测试系统的第一个环节是传感器

传感器由敏感器和转换器组成敏感器一般是将被测量（如温度压力位移反馈、控制

传感器由敏感器和转换器组成，敏感器般是将被测量（如温度、压力、位移、振动、噪音，流量）转换成容易检测的信号，转换器则是将这种信号变成某种易于传输、记录和处理的电信号。

信号的调理和转换是测试系统的重要环节

被测物理量经传感器输出的信号通常是很微弱的信号，或者是非电压信号，如电阻、电感、电容或电荷、电流等参量，这些信号不能直接用于数据传输和处理，而且有些信号本身还携带噪声，因此经传感器输出的信号一般要根据具体要求进行而且有些信号本身还携带噪声，因此经传感器输出的信号般要根据具体要求进行幅值、传输特性及抗干扰能力等特性调理。

基础知识介绍

信号处理是对调理环节的信号进行各种运算和分析

信号是某一特定信息的载体，在测试过程中，需要对测试信号进行分析及处理才能获得信息。

信号分析常用方法是将复杂信号分解为若干简单信号的分量的叠加，并根据这些分量的组成情况去考察信号的特性，从而使复杂问题简单化。

些分量的组成情况去考察信号的特性从而使复杂问题简单化

信号分析的基本方法：把频率作为信号的自变量，在频域里进行信号的频谱分析，研究信号的幅频特性和相频特性。

信号处理是指对信号进行某种加工变换或运算（如滤波变换增强压缩信号处理是指对信号进行某种加工变换或运算（如滤波、变换、增强、压缩、估计、识别等），来获取信息或将之转换成人们希望的另一种信号形式，信号处理包括时域处理和频域处理两部分，如采用模拟低通滤波器对加速度传感器输出的振动信号进行滤波可以避免信号混叠现象的发生

动信号进行滤波，可以避免信号混叠现象的发生。

测试人员同时需要对传感器工作原理，振动、噪音信号基础理论有一定的了解。

?基础知识介绍

?Rotec测试设备介绍?Rotec测试分析软件?其它

Rotec测试设备介绍

Rotec 测试设备介绍

Rotec 扭转振动和噪音测试分析系统简价：

Rotec扭转振动和噪声分析系统主要用于测量和分析与旋转机械有关的扭转振动、噪声以及其他的振动问题。Rotec的产品还包括各种非接触式速度传感器。系统应用相当广泛，可用于汽车工业NVH分析，机械工具的齿轮运动特性和扭转系统应用相当广泛可用于汽车工业分析机械工具的齿轮运动特性和扭转振动的测量等。

Rotec装置广泛应用于机械工业，汽车工业和各种研究机构中，典型的应用有以下几个方面：

★用于运动机械系和齿轮传动系中一般噪音和振动的测试分析；

★用于齿轮传动系和各种运动机械系中转角方向和运动位置方向的振动的测试分析；

★检测各种运动传递系统和齿轮组的转递情况；

★齿轮，带和链传动的检测和优化；

系统主要由分析控制单元RASnbk、数据采集单元，传感器（包括测速传

感器，振动加速度传感器，传声器，位移，压力，扭矩，应变，温度传

感器等（由测量需要而选择）)组成。

Rotec

测试设备介绍Rotec 测试设备介绍

Rotec 扭转振动和噪音测试分析系统组成

电流探头

激光转速传感器

分析计算机

MEL 激光位移传感器载荷力传感器

噪

音

传

感

数据采集器齿形磁阻传感器电位器型转角传感器Thalheim 编码器器

Rotec测试设备介绍

Rotec 测试设备介绍

传感器介绍

1、测转速传感器编码器

-

编码器是最常用的转速传感器，测定数据稳定

常用于测试各带轮转速，相关参数如下：

步率转

1）分步率：100脉冲/转，

2）最大转速18000rpm，

3）最大采样频率100kHz

（受最大转速限制实际30kHz）

4）传感器轴载荷轴向﹤5N径向﹤8N

5）使用温度范围：-20-85 O C

Rotec 测试设备介绍

Rotec 测试设备介绍传感器介绍1、测转速传感器-编码器安装方法：

1）、编码器不同于其它速度传感器无需先接调理器再接采集器，接线端直接接采集器速度通道

度通道；2）、传感器轴插入工装中心定位孔中，如左图所示，传感器轴被工装上传感器定位凸台垂直方向的M4螺栓锁紧，M4螺栓应该压在传感器轴的前段平面上（如右下图）；

3）、安装时特别注意,编码器的B 面与工装的A 面保持1~2mm 距离，防止在被M4螺栓打紧时因为中定位孔的偏斜造成编码器轴紧时，因为中心定位孔的偏斜，造成编码器轴承受力压坏，安装好后，检查是否能自由转动编码器；

M4螺栓固定4）、该传感器对同心度要求非常高，传感

器工装在设计要非常注意同心度要求，安装时

也要非常注意中心是否定位好，特别是传动比比较高的发电机带轮，0.1的偏心量都及易造成传感器损坏

成传感器损坏；5）、不建议使用该传感器测试发电机转速，

因发电机速比较大，转速过高，易损坏。A B

Rotec测试设备介绍

Rotec 测试设备介绍

传感器介绍1、测转速传感器

-编码器

工装设计要点：

1）、如左上图所示，编码器工装由

铝合金本体和45#钢镶块过盈配合而

成装配完成后在测面做

成，装配完成后在测面做M4定位螺

纹孔，铝合金本体用于减小工装质量

（减少工装转动惯量，减小工装影响，

工

装

定位镶

块

曲轴编码器工装

钢镶块用于与编码器轴配合固定，

M4螺栓在测试过程中不易脱落。

2）、直径大的带轮，转速相对慢，

可选择松配，间隙制作在0.2~0.4mm，

PS

编码器模型

曲轴编码器装

定位内圈

如CS、AC、WP、PS,当然也取决于

工装定位直径大小，定位直径小，可

选择小间隙，直径小的带轮，如ALT、

IDLE,+/-0.1

螺栓锁紧孔

WP

IDLE ,因其转速较高，可选择/0.1

的公差，安装时有困难可修配或者敲

进去。

3）因工装是通过AB胶定位在发支

机设计工装时定要预留供拆卸的

编码器工装

下图为剖视图

机，设计工装时一定要预留供拆卸的

槽，降低拆卸工装的困难；

4）、工装定位处应不干涉带轮旋转。

发电机编码器工装

左（定位外圈）右（定位内圈）

Rotec 测试设备介绍Rotec 测试设备介绍

传感器介绍2、测转速传感器-齿形磁阻传感器

1）、齿形磁阻式传感器是一种

基于霍尔效应的一种传感器，常

见A 、B 、C 三种型号，C 型传感器

度角调理器本体与感应头成90度角，A 型为直

线型，B 型与A 、C 型的主要区别

在于后面接线是可断开的，A 、C

C 型齿形转速传感器型不可断开。

2）根据实际安装空间来选择传感器，整车上发动机与车架间距非

常有般编安装不够的

齿盘常有限，一般编码器安装不够的地方，用齿形传感器，其中C 型相对于A 、B 型空间要求比较低。

A 型齿形转速传感器传感器3）该类型传感器需要先接一调理

器，再接采集器。

传感器输出信号转换成电压信号

B 型齿形转速传感器

Rotec

测试设备介绍Rotec 测试设备介绍

传感器介绍

2、测转速传感器-齿形磁阻传感器安装方法：

1）、安装方式如右图所示，齿形工装通过

胶水固定在带轮上，同心度要好，否则撞坏接采集器传感器，传感器感应头正对齿盘中心，与齿盘距离<5mm,一般控制在3mm左右，太小容易在发动机运行时与齿盘碰撞，太大信号不稳定调理器

定。

2）、传感器连接在调理器一端，调理器通

过接线连接在采集器上。工装制作齿形工装

传感器工装制作：1）、制作齿盘材料应为

磁性较好的低碳钢，目前

选用A3钢。A 型磁阻式传感器安装方法2）、齿盘厚度应>5mm,

模数为m 则0.65mm 。

3），实际应用过程中，发电机齿数做到30个，AC 齿数做到40个即可。

Rotec 测试设备介绍Rotec 测试设备介绍

传感器介绍3、测转速传感器-激光转速传感器

激光转速传感器：

含激光传感器头，光纤电缆和信号调理器，测量距离20mm-70mm ，输入频率：20Hz-40kHz ，光纤长度5米。安装方法：

1）、传感器头不能垂直于光栅盘，应该有适当的倾斜并固定，目前安装控制在15度，光栅盘含60个黑条，根据盘直径大小适当整根据盘直径大小可适当调整。

2）、传感器光纤接在调理器上，该调理器与上文的非同一类型，调理器通过接线与采集器连接，具体接法如右图。

Rotec 测试设备介绍Rotec 测试设备介绍

传感器介绍4、测距离传感器-激光位移传感器（MEL)MEL 激光位移传感器:测量范围:40mm ，测量距离：58-98mm ，频度范围：0.015-10kHz ，

目前该传感器主要用来测量皮带横向振动和张紧轮摆动，通过测量张紧轮摆动再换算成动态摆角。

激光发射端测张紧轮

摆动距离

进一步换算成摆角

激光接受端激光发射端必须垂直被测物如皮带和张紧被测物，如皮带和张紧张档片，且因测量距离为58-98,必须保证被测测皮带

横向抖动距离物在该范围内振动，否则超出量程。

Rotec

测试设备介绍Rotec 测试设备介绍传感器介绍

4、测距离传感器-激光位移传感器（MEL)

安装方法：

1）将激光传感器头与调理器连接；

2）调理器接线另一端的黑线插头接220V 电源兰线接采集器模拟通道电源，兰线接采集器模拟通道；

3）在有限的空间内通过通用支架与铝板制作简易工装，将激光头安装在上面。调理器

注意要点：

1）丰茂现有两个该类型传感器，出厂已匹配好，不可以混用；

2）如果距离安装不对，调理器上Error 指示灯亮起；

）传感器必须安装在发动机上测振动不通用型

传感器安装支架3）传感器必须安装在发动机上测振动，不可以安装在车架上，否则测试结果不准。

Rotec

测试设备介绍Rotec 测试设备介绍

传感器介绍5、其它传感器介绍

要点：

1）该传感器与前述MEL 激光位移传感器功能相同，优点是体积小，测量量程大，方便安装缺点是测量精度相对较低安装，缺点是测量精度相对较低；

2）；测量距离为16~120mm,也就是传感器安装要满足被测振动在该范围内。

3）与MEL 激光传感器一样，在测试前尽可激光位移传感器（保盟）

与激光传感器样在测试前尽可能校准下测量前（传感器装好，发动机静止状态下）传感电压并输入测试设置里。校准静止状态下电压，

并输入到传感器灵敏

度设置里。

整车上实例激光点校准方式

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/72ve.html