论发动机可靠性试验室设计之机械论文

　　摘要：以本文作者的经验为基础，概要地分析了发动机可靠性试验室的特征及建筑设计要点。
　　关键词：发动机论文，可靠性试验论文，建筑设计
　　一、前言
　　随着我国改革开放的不断深入和经济的不断发展，汽车工业也向着更深层次的方面发展，更多的汽车生产厂商已经不满足于简单的引进国外的技术，而是将更多的资金和人力投向自主研发的领域，牢牢抓住核心竞争力，在新一轮的汽车发展潮流中掌握主动权。随着这一发展潮流，近年来各地建立了不少汽车研发中心和试验基地，一些已有的研发中心和试验基地也进行了扩容和技术能级的提升。而作为汽车试验中的基础试验项目之一的发动机可靠性试验室，更是被大量的设计和建造。发动机可靠性试验是发动机研究、设计及生产工程中重要的组成部分，它能测定发动机各项可靠性数据。在研究设计过程中，用试验来检验设想的理论；对于发现的问题，通过测试找出存在问题的本质和规律性，提供改进的方向和依据；在生产过程中，通过测试来检验产品的质量。本文将对汽车发动机可靠性试验室的概况以及在建筑设计方面的特点进行详细的介绍分析并加以探讨。
　　二、发动机可靠性试验的简介：
　　（一）发动机可靠性试验的定义：
　　发动机可靠性试验是指发动机在规定的条件下、规定的时间内、完成规定功能的能力，其包含可靠性、维修性、和耐久性等三大要素组成。作为为汽车提供动力的核心部件，发动机的许多零部件都是在较为苛刻的条件下工作的，因而其工作的可靠性和耐久性将标志着发动机在使用过程中的可靠程度及工作寿命，进行可靠性试验就能在短时间内就能检验该零部件的材料、制造工艺、配合间隙等选择是否合理，为整机可靠性提供技术依据。
　　（二）发动机可靠性试验的内容、主要设备及试验流程：
　　发动机可靠性试验的内容主要包括对发动机进行负荷试验、冷热冲击试验以及可靠性评定。
　　试验所需的主要设备：发动机测功机（是试验的主体设备，有水力测功机和电力测功机）、其它设备（包括燃油系统、机油温控系统、冷却液温控系统、冷热冲击装置、油耗仪等）
　　按上述内容，其主要的流程分以下几个步骤：首先，发动机安装在测功机台架上，连接符合试验要求的燃油、机油、冷却液等系统。然后，在油门全开的状态下，多次调整发动机的转速，持续400小时进行试验。在试验中经每1小时的检查、每24小时的检查及维护、每96小时的检查及维护等过程后试验即告完成。最后，依据发动机试验得出各项数据，同时根据对发动机零部件测试结果及其磨损程度，最终对发动机各项性能作出结论和改进的建议。
　　以上简单介绍了发动机可靠性试验，下面将对发动机可靠性试验室及建筑设计方面的特点进行详细的描述。
　　三、发动机可靠性试验室的详述：
　　发动机可靠性试验室（一般也被简称为“发动机试验室”），顾名思义就是提供发动机进行可靠性试验的场所。
　　（一）发动机可靠性试验室主要构成及建筑设计要点：
　　发动机可靠性试验室根据工艺需求可以有多种建筑平面布置形式。但无论如何变化，一般总是由发动机准备间、试验间、控制室和设备间等四大建筑功能区域组成：
　　1.准备间：
　　准备间是在试验前对待试发动机进行试验前的准备工作，在试验后拆装发动机零部件，检视发动机整体及零部件状态的区域。准备间可以单独建造，也可以几个发动机试验间的准备间合并成一个大的发动机准备区域，其大小没有具体的规定和模式，主要和发动机试验间设计的试验容量有关，净高一般5~6米。发动机准备间对于防火、隔声等方面都没有特别的要求。如果只是考虑发动机的拆装的话，地坪的荷载按10KPa（1吨/平方米）即可，但需同时考虑到运送发动机车辆的需求，发动机准备区一般不独用，也兼作它用，根据这几年已建成的发动机试验室的实际情况来看，准备间地坪的荷载按30KPa（3吨/平方米）较为妥当，一般采用C30钢筋混凝土地坪基层。因准备要求地面整洁，不可起灰，所以地坪面层采用耐磨环氧地坪涂料，采用3厚自流平环氧较好，若直接涂环氧涂料也可，但厚度不宜小于1.5厚。
　　2.试验间：
　　试验间是整个发动机试验室的核心部分，是试验直接进行的区域，试验间内安装测功机等试验设备以及安放待试发动机的试验台架。发动机试验间的尺寸直接取决于其内的测功机、待测发动机等设备台架及其基础的大小；即使同种设备，不同品牌的，其要求的设备及基础的尺寸是不同的。但根据以往的经验总结，一间发动机试验间长约6.6~8米，宽约6.2~6.6米，吊顶下净高约4~5米（算上各工种管道及结构梁高，一般层高为6.5~7.5米。发动机试验间在进行试验时，发动机需使用燃油进行驱动，发动机运行时会发出很大的噪声并产生较大的振动，同时产生大量的热量和排放出废气。因此对发动机试验间而言做好防火、隔声、隔震、降温和废气排放等成为设计的重点，尤其前三点是主要由建筑设计的措施来达到设计目的。发动机试验间的地坪荷载一般为30~50KPa（3~5吨/平方米）。因考虑隔声和隔震等原因（本文后面将详述），发动机试验间的墙体和地面设计为一个整体的现浇钢筋混凝土盒子，地面整体落低约1米（即试验间整体地面比±0.000低1米），带设备安装后，周围空隙处以钢架子（表面敷设钢格栅板）垫高至±0.000。
　　3.控制室：
　　控制室设置有试验控制台，工作人员通过控制台操纵并观察整个试验过程，读取数据并加以分析。控制是控制人员长期驻留的区域，其设计时应保证注意一定的舒适度和美观。控制室的尺寸一般由控制形式确定，即是单边控制（试验间位于控制室的一侧），还是双向控制。控制室宽度一般考虑控制台的宽度及座椅宽度再加上约1.5~2米的通行距离，长度则与试验间相邻面同长。控制室地坪基层的荷载一般按5~8KPa（0.5~0.8吨/平方米）设计，所以基层选用素混凝土地坪即可，也可在表面陪一些细密的钢筋网以避免地坪表面开裂。因控制室有大量控制台等电子控制设备，为便于穿线，一般控制室地坪会比±0.000落低500~600mm，以设置防静电PVC架空地板。
　　4.发动机设备间：
　　发动机设备间是用来安放测试设备、辅助设备的房间，有时也会被称作测量仪器室，在一些工厂中，设备间往往同控制室共用一室，把测试设备直接放在控制室中。
　　5.四大功能区域不同的组合形式：
　　准备区、试验间、控制室、设备间通过不同组合，形成了不同的发动机试验室的平面形式：
　　
　　试验间位于控制室的一侧，设备间（测量仪器室）位于控制室的另一侧
　　（图1）
　　
　　
　　试验间位于控制室的一侧，测量设备设置在控制室中，不再另设设备间
　　（图2）
　　
　　
　　试验间位于控制室的二层侧，设备间（CVS室）设置在两个试验间中，不再另设设备间
　　（图3）
　　
　　以上是对发动机可靠性试验室主要构成及建筑设计要点中的一些描述，接下来将分别从建筑防火、隔声、隔震等各方面的情况来分析发动机可靠性试验室的特点。
　　（二）发动机可靠性试验室防火、隔声、隔震设计：
　　1.发动机可靠性试验室防火设计：
　　建筑设计防火规范中未对试验类建筑有单项规定，国家也没有具体的汽车试验的相关设计规范，但基于检测和试验是汽车生产中的一环，故其可按生产性质的厂房来进行设计。发动机可靠性试验室的防火设计重点是确定其生产的火灾危险性类别，根据防火规范的相关规定生产的火灾危险性类别应根据生产中使用或产生的物质细致及其数量确定。虽然在发动机可靠性试验中需要用到汽油（甲类）作为其燃料带动发动机运转进行试验，但是因汽油或柴油的使用量很小，且在试验过程不断被消耗，实际留存量很微量，同时采用一系列有效防火措施，则其火灾危险性类别可参考《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）3.1.2条的条文说明不按甲类考虑。但虽不用按甲类考虑，但其毕竟是一种可燃的液体油品，故设计时一般将试验间的生产的火灾危险性类别定为丙类。有效的防火措施主要包括：试验间的墙体按耐火极限4小时的防火墙考虑，试验间和其它房间之间的门为甲级防火门，观察窗为甲级防火安全窗，试验间内设置检测自动报警装置和气体自动灭火系统。根据近几年的实际应用情况看，发动机可靠性试验室火灾危险性类别定性为丙类，以及其加强的防火措施，是实际有效的，并得到相关消防部门的肯定。
　　2.发动机可靠性试验室隔声、隔震设计：
　　在进行试验时，发动机运行时的噪声会高达100~110dB(A)，同时会产生震动，尤其是柴油发动机，震动相当大。为避免噪声和震动对试验和周边环境产生影响，一般采取以下措施：
　　(1)试验间的墙体为250~300厚的现浇钢筋混凝土墙体，根据隔声的原理，墙体越重，隔声效果越好，该墙体的隔声量可达到50~60dB(A)左右。
　　(2)试验间室内墙壁表面安装吸声板，顶棚下安装吸声吊顶，可有效减少试验间内的混响噪声。吸声板采用穿孔金属板板，通过龙骨安装在墙面上，龙骨间填吸音岩棉。吸声吊顶板采用复合吸音棉的穿孔金属板。
　　(3)为阻断噪声传到试验间外面影响周围环境，试验间对外的门和窗除采用甲级防火门窗的同时，还需具备有效的隔声功能，尤其是通向控制室的门，其隔声量应能达到35~40dB(A)以上，以保证控制室内舒适的环境。
　　(4)以上的隔声措施，可有效消除和隔绝空气噪声，但对于隔绝因设备震动引起的低频的固体传声则收效甚微。震动不仅引起噪声，还会对建筑设备产生破坏。发动机试验间的墙壁，地面和顶面宜设计成一个现浇的钢筋混凝土六面体，可有效抵抗该种破坏，并避免震动对试验数据的影响。同时，在设备与基础连接处设置隔震垫等设备隔震设施，以有效隔震。
　　四、结束语
　　综上所述，本文中对发动机可靠性试验进行了简述、对发动机可靠性试验室的功能布局、以及防火、隔声等建筑设计要点加以讨论，总结了近几年在发动机可靠性试验室设计中的一些经验，希望可以对各位同行今后在进行同类型试验室的设计时有所帮助。
　　
　　参考文件：
　　1.汽车工程手册
　　2.GB/T19055-2003－汽车发动机可靠性试验方法
　　3.GB3744－84－汽车发动机性能试验方法
　　4.GB50016-2006－建筑设计防火规范

《论发动机可靠性试验室设计之机械论文》

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