国标-中小功率柴油机+振动测量及评级

国标-中小功率柴油机+振动测量及评级 27020 ICS ( 90J a雷 中华人民共和国国家 7184—2008 GB,T 10397--2003 7184—1987，GB,T 代替GB,T 中小功率柴油机 振动测量及评级 Smalland medium diesel engines--power Measurement and evaluation of vibration 2008-08-1 2009-02-0 1发布 1实施 中华人民共和国国家质量监督检验检 掣炅发布中国国家标准化管理委 员会仅111 7184—2008 GB,T 刖 吾 本标准是对GB,T 7184一1987《中小功率柴油机振动测量方法》，GB,T 10397--2003《中小功率 油机振动评级》的修订。 柴 本标准与被修订标准的主要区别如下: ——扩大了适用范围; ——改进了振动测量和评级量标; 一修改了测量工况; ,,增加附录D，提供了往复式柴油机振动分类参考。本标准的附录A为规范性附录，附录B、附录c、附录D为资料性附 7184 本标准自实施之日起代替GB,T 1987、GB,T 10397--录。。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国内燃机标准2003 (SAC,TC 177)归口。 化技术委员会 本标准起草单位:上海内燃机研究所、绵阳新晨动力机械有限公司、广西玉柴机器集团有限公司、上 海汽车集团股份有限公司技术中心。 本标准主要起草人:袁卫平、叶怀汉、蔡相儒、王立强、汪建忠、王红剑、罗志坚、陈伟芳。 本标准所代替标准的历次版本发布情况为: ——GB,T 7184—1987: 一,GB 10397 1989、GB,T 10397 2003。 7184—2008 GB,T 引 言 本标准通过对非旋转部件的测量，建立了往复式柴油机机械振动测量及评级的方法和指南。本标 准涉及了柴油机的主结构振动，并且为柴油机振动的分级和避免结构上所装附属设备产生问题，规定了 振动的指导值。本标准还推荐了测量和评级准则。 往复机械的典型特征是振动的质量，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变力，并使主支承架的振动振幅增大。该振幅一般要比旋转机械的高， 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。 对往复式柴油机来说，按照本标准对柴油机主结构的振动进行测量和量化，只能对柴油机本身零部 件的应力和振动状况提供一个粗略的概念。如旋转零件的扭转振动一般不能通过机械结构零件的测量 来评定。当超过按同类柴油机的经验数据所制定的指导值时，主要是使安装柴油机上的零件(如增压 器、热交换器、调速器、滤清器、泵等)、柴油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 )遭致损坏。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及 其度计等 紧固件的设计。 在某些情况下，需要对某些柴油机零件进行专门的测量，以确定其振动的允许值。而且有时还会碰 到即使测量值在允许的指导值范围内，但由于各种柴油机附属零部件不尽相同，仍可发生问题。这些问 题可以而且也必须通过特定的“局部测量”(如避开共振)来校准。尽管如此，经验表明，在大多情况下用 可 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“振动 烈以给出可靠的评定。为定量表示，在以简单方式描述往复活塞式柴油机振动时，本标准将采用度”这一术语。 往复活塞式柴油机的振动值不仅受柴油机本身特性的影响，而且在很大程度上受基础影响。由于 往复式柴油机可看作振源，因此在柴油机与基础间的隔振是必要的。基础的振动响应会对柴油机振动 产生相当大的响应，这些振动状况还依赖于柴油机周边环境的传递特性，所以不能由柴油机本身的振动 完全确定。因此本标准只能就柴油机对环境的影响起建议作用。 ? 7184—2008GB,T 中小功率柴油机 振动测量及评级 1范围 本标准规定了往复式柴油机整机非旋转和非往复部件振动的测量方法及评级准则。轴振动 (包括 扭转振动)不属于本标准的范围。 本标准适用于刚性或柔性支承的往复活塞式柴油机，其典型用途为低速货 车、三轮汽车、拖拉机、排 灌泵、船用主机、船用辅机以及发电机组等用柴油机。 本标准还适用于由往复式机器驱动或驱动往复式机械的配套机器，对此应按有关标准和分级来 评定。 本标准不适用于安装在道路车辆(如工业卡车)上功率大于100 本标准提供的往复式柴油机。 kW 的评级准则适用于运行监控和验收试验，柴油机的机械振动对直接安装在柴油机上仪器设备的不利影响。 本标准提供的评级准则不适用于柴油机内部零件的评定。例如与气门、活塞、 与活塞环等有关的问 题就未必能在测量中反映出来，识别这些问题需要使用研究性技术。同样噪声也不在本标准范围内。2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文 件，其随后所有 的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB,T 2298机械振动与冲击术语(GB,T ISO 2041:1990) 2298--1991，neq 3术语及定义 本标准采用GB,T 2298所规定的定义及下列定义。 3(1 振动烈度vibration severity 诸如极大值、平均值、均方根值或其他描述振动的参数中的一个或一组指定值。它可适用于瞬时数 据或平均后的数据。 注:GB,T 2298对上列定义所加的两条注，不适用于本标准。 4振动测量方法 4(1 测量仪器和待铡的量 Hz,1 000 第5章规定了往复式柴油机振动烈度分级准则。该分级以频率2 Hz范围内所测振动 速度或位移、速度和加速度的综合值为基础。 Hz,300 往复式柴油机的主激振频率一般在2 Hz范围内，但是当把辅助设备与柴油机一起按整 Hz,1 000 机考虑时，就在至少2 Hz范围内描述振动特征。而对待殊用途来说，则可由制造厂与客户 商定不同的范围。 振动信号常量一般包括许多主要频率分量，其均方根(r(m(s)值与峰值之间、峰峰值之问没有简单 Hz,的数学关系，因而推荐测量系统所测得的位移、速度和加速度的均方根值，其准确度在10 1 000 Hz,10 Hz范围内的应为土10,，2 Hz范围内应为一20,,+10,。这些数值均可用单个传 器测得，其信号经处理后还可求出非直接测量的量(例如加速度计的输出经一次积分可得速度，两次感 积】 7184—2008 分可得位移)，应该注意确保任何处理过程都不影响测量系统所要求的精度。GB,T 对于功率小于等于100 kW的往复式柴油机只要求测量速度的均方根值，该值也可以通过非直接测量经信号处理后得 频率响应和所测振动幅值均与传感器的固定方法有关。尤其重要的是，在高振动值时，必须保到。 持传 感器与柴油机间的可靠固定，例如GB,T 就有加速度计的安装指南。14412 4(2测点位置和测量方向 为了确保振动测量的评级尽可能统一，进而可对不同柴油机进行精确的比 1, 较，推荐测量位置如图 图4所示，通常必须在这些测点位置上与柴油机相关的三个主方向上进行测量。 图1,图4所示柴油机仅为示例;对于不同型式的柴油机(如星形式发动机)，可采用类似的测点。 如 果根据同类柴油机的经验，可以预测最大振动烈度点的位置，则不必考虑采用图中所规定全部测 点。但应将易接近受有载荷的轴承位置应当包括在内。而对验收试验来说，如果所用测点数较少'贝0应 由制造厂与客户另行商定。 如果为了更仔细地研究或进行比较之用，应优先推荐使用图1--图4中的测点。 在选取合适的测点 时，应考虑具体所测柴油机的结构布置及安装限制。所选择的全部测点，应使振动传感器能正确固定在柴油机的主结构上。 测量柴油机所装零部件的振动，可以提供有关失效的有用信 息，但是本标准中所列指导仅适用于在 柴油机主结构上由图1,图4所给定的测点位置。 示例 在机架右侧部边缘、靠柴油机联轴节端、沿y(水平)方向的标记 R3 1 y 为: 图示说明 L测量端面 面向联轴节法兰时左侧 R面向联轴节法兰时右侧 1 测量平面 柴油机支承端 2 曲轴平面3 机架顶部边缘 沿柴油机长度 1 方向的测点 联轴节端部 (2 柴油机中部 (3 柴油机自由端 图1直列式柴油机示例 GB,T 7184—2008 注:图示说明见图1。 本图中只有两个测量平面(1和3)和两个方向的 (1和(3)。 测点 图2卧式单缸柴油机示例 3 r ，，匕r 注:图示说明见圈1 图3多缸V型柴油机示例 3 7184—GB,T 2008 注:图示说明见图1。 图4水平对置柴油机示例 4(3测量工况 测量必须在柴油机处于稳定工况(例如运行温度正常)时进行。机械振动烈度必须依据正常运行时 额定功率和转速范围内发生的最大振动为基础。 4(4测量结果 测量结果记录应包括柴油机和使用测量系统的基本数据，这些数据须列入用作测 B 量记录的附录 的表B(1和表B(2 中。 5振动评级准则 振动烈度等级用数值示于表1，并用图表示于附录C中。为了定量表示，对功率小于 kW100 等于Hz,1 000 的往复式柴油机只须测量速度在2 Hz范围内的(宽频带)均方根值，并求出柴油机主结构上所测速度最大综合均方根值时的振动烈度等级，以此作为评级;如客户需要，可铡量位移和加速度在该 频带内的均方根值，仅作参考，不作评级。对功率大于100 kW 的往复式柴油机必须测量位移、速度和 Hz,1 000 加速度在2 Hz范围内的综合(宽频带)均方根值，并求出在主结构上所测各位移、速度和加 速度最大综合均方根值时的振动烈度等级，这三个等级中的最大值就是评定柴油机振动烈度等级的 量标。 IIz,1 000 Hz) 表1振动烈度等级(2 柴油机主结构上所测综舍振动限值 振动烈度等级 位移, 速度, 加速度, m (ram,s)(r(m(s) s) 9m(r(m(s)(mm,s2)(r 0(3 ?4(5 ?0(28 ?0(44 0(5 ?7(1 ?0(45 ?0(70 0(7 ?11(3 ?0(71 11?1 1 1 ?17(8 ?1(12 ?1(76 1 8 ?28(3 ?1(78 ?2(79 2 8 ?44(8 ?2(82 ?4(42 4(5 ?71(0 ?4(46 01 ?7 7(1 ?113 ?7(07 ?11(1 11 ?178 (6 ?17?11(2 7184—GB,T 表1(续)2008 柴油机主结构上所测综合振动限值 振动烈度等级 位移, 速度, 加速度, “m(r m(s) (mm,s)(r(m(s) (mm,s2)(r(m(s) 18 ?283 ?17(8 ?27(9 28 ?448 ?28(2 ?44(2 45 ?710 ?44(6 ?70 1 71 ?70(7 ?1125?111 112784 ?1 ?112 ?176 180 >1 784 >112 >175 HzHzHz--10 ,250 ,1 000 注:表中值系根据在2 范围恒位移，在10 范围恒速度和在250 Hz范围恒HzHz 速度导出。 加 例如表2中给出的振动值系在柴油机主结构上R3(1位置处的测量值。相应于表1中的振动烈度 等级列于方括号内。该柴油机的标定功率大于100 kW，可以得出柴油机在此位置处的振动烈度等级为 28。同样可以对所有其他位置进行评定以确定整台柴油机的最大振动烈度等级。 表2振动值示例 实测振动值 位置位移, 速度, 加速度, "mff(m(s) (ram,s)(r，m(s) (mm,s2)(r(m(s) 1 R31 R3 X (y 100E等级7(1] 15[等级18] 9[等级7(1] R3(1 Z 150[等级111 15E等级lS3 8[等级7(1] 250[等级183 22[等级28] 10[等级7(1] 与某一具体机型相关的振动烈度值取决于它的尺寸、质量、支承系统特性和运行工况等。因此在应 用振动烈度等级时，需要考虑不同的用途和与其有关的环境状况。然后利用在柴油机总长上所测的最 大值即可确定振动烈度。往复式柴油机振动分级数和指导值可参照附录A中的表A(1。 为了减少柴油机对环境的影响，已广泛使用柔性支承。有关其设计和应用的问题不在本标准所涉 及范围内。 注1:有关隔振装置的指南见GB,T 8540。 注2:有关振动对建筑物影响的指南见GB,T 14124。 7184—2008 GB,T 附录A (规范性附录) 机器振动分级 往复式机器振动等级数和指导值见表A(1，该指导值有助于评定机器机架和所装辅件和设备可能 承受的振动烈度。 往复式机器可根据其类型、用途、尺寸、结构布置、柔性或刚性支承以及转速等将振动分成多级，例 如许多工业和船用柴油机可分为5、6或7级。 在附录D中编制了各种机器(主要是往复式柴油机) 的振动的分类表，供制造厂和客户参考。 表A(1 往复式机器振动分级数和指导值 机器结构上所测综合振动最大值 机器振动分级振动 1 3 5 6 247烈度 位移, 速度, 加速度, 等级 (r?n,s)(LrD (s) s) “m(r(m(s) (rands2)(LIrk 评级范围 0(3 4(5— ——0(44—— 一O(28一 0(5— 7(1 ——0(45—— ——0(70——0(7 11(3— ——0(71—— 一 1(11 一 1(1 A,B—— 17(8—— 1(76—— A,B 一1(12一一 1 8 A,B 2(79 28(3— ——1(78—— 一 A,B 2(8 A,B 44(8————4(42——2(82一 A,B4(5 A,B71(0—— ——4(46—— 7(01 一 7(1 C— 113— ——7(07—— 1l 111 C178 1l 2 17(6 18 C —— 283—— —17 27(9—— 8一 28 C448—— 44(2 一 一 一28(2一 45 D C— 710——D70(1 一44(6一一 71 D C1 125——70 7—— 111D112 D C 1 784—— 112 176 D180 D 评级范围说明: A:新近委托评级的机器，其振动值一般应位于该范围内。 B:振动值位于该范围内的机器，一般均 c:振动位于该范围内的机器，一般均认为不能满足长期持续运行的要求。通常在没有机会认为可作长期运行。 采取补救措施前，机 器只能作有限时间运行。 D:振动值位于该范围时，一般认为其振动烈度足以使机器损坏。 注:在机器 A和范围B放在一起。使用寿命内，往复式机器的振动比旋转式机器更稳定。因此在本表中把范围待将来积累更多经验后，就可以为范围A和范围B提供不同的指导值。 7184—2008 GB,T 附录B (资料性附录) 往 复式柴油机振动测量记录表 表B(1 往复式柴油机振动测量记录表 1 激篙 往复式柴油机规格 种 类:柴油机,压气机4 功 能:主动,从动5 制造厂: 型式,系列号: 机械标识号: 结构布置:单排卧式,直列;V型，对置4 2 气缸数: 工作循环:_-,四冲程„;单,双作用„ 相 r,rain r,rain 测量时转速: 应转速: kW 相应功率: kw 测量时功率: 支 承:刚性,柔性„;直接,基座上„ 连 接:刚性,柔性 „ 注: 测量系统规格 仪器型式:制造厂: 传感器型式: 固定方式: 3 Hz,1 000 Hz范围内为士10,， 测量系统是否符合本标准中4(1的要求，即综合均方根值的准确度在lO Hz,10 在2 范围内为? 是,否„ Hz 注: 测氧结果 柴油机测量草图如下:按本标准中图1,图4要求标明测 点位置。 4 测量值:记人表B(2。应附上测量记录、频谱、图表等，并提供测点方向及测量时转速和功率，如适用。 测量方向:相对于曲轴轴线而言(见本标准中图1,图4) x轴向;y——水平横向;z——垂直向。 8必要时可删去,补充。 7184—2008 GB,T 表B(2往复式柴油机振动测量结果表 000 Hz--1 Hz)测量值:综合均方根值(2 测点号 水平横向 垂直向 轴向 转速, 功率, No( 注 口, a| d, 口, ,t, 口,(r,min) (kW) 如图 um Um “m (mm,s) (m,s2) (mm,s) (mm,s) (m,s2) (m,s2) M„e M?o M5C。 M„C„ M4C4 M。C4 M„C- M„CI M„o 8必要时标注:M——直接测量; C——频谱计算。 8 7184—2008 GB,T (资料性附录C ) 振动烈度等级附录 诺瀵图 图c(1所示振动诺谟图表明了振动烈度等级的范围。多频振动系统很难按离散频率分级，因而各 等级的限值主要示于表1中，具有多频振动的机械应根据所测位移、速度、加速度的综合值对照表1划 分等级。 应求出在往复式柴油机主结构上所测各位移、速度、加速度的最大综合均方根值时的烈度等级。这 三个等级中的最大值就是往复式柴油机的振动烈度等级。 往:如果从频率分析中知道，往复式柴油机在某一频率时只有一个振动频率分量，则只要用位移、速度或加速度中 的一个参数就可按诺谟图直接划分等级。 梦 擎 l ooo p ??× :×:?m ,, ,, 、 ,，-, ,, 45 o i ,28, o ,,,,iBE ?荔 慧? 11 ,, ,, 、剖 删 ,，，, 、 , 4(5 ,2 s, ,,m,澎 蓬 ,i(i ,, ,,、 ,”, 蕙澎 ?“3,,, 10 1 lOO250000 频率,Hz 图C(1 机器振动烈度等级诺谟图 9 7184—GB,T 2008 附录D (资料性附录) 机 器振动分类表 D1 表(机器振动分类表 分 类 应用机器 1 15 ooo kW以下，转速大于3 r,min的小型高速回转机器 15 000 kW以下，转速小于3 r,rain的小型高速回转机器; 2 安装在刚性基座上的，要求较高的中型回转机器(可到75 kw) 000 安装在刚性基座上，转速小于3 r,rain的单缸水冷柴油机;3 kW以上) 安装在刚性基座上的，要求较高的中型回转机器(可到300 000 安装在刚性基座上，转速小于3 r,min的多缸柴油机;000 安装在刚性基座上，转速小于3 r,rain的单缸风冷柴油机; 4 000 安装在刚性基座上，转速大于等于3 r,rain的单缸水冷柴油机; 000 安装在柔性基座上，转速小于3 r,rain的单缸水冷柴油机; 安 装在柔性基座上的，要求较高的中、大型回转机器 000 安装在柔性基座上，转速小于3 r,mln的单缸风冷柴油机; 安 000 3 r,min的单缸风冷柴油机; 安装在刚性基座上，转速大于等于000 3 r,min的单缸水冷柴油机;装在柔性基座上，转速大于等于 5000 安装在柔性基座上，转速小于3 r,min的多缸柴油机;000 安装在刚性基座上，转速大于等于3 r,min的多缸柴油机; 安装在刚性基座上的船舶用四冲程柴油机(包括主机和辅机) 000 r,min的单缸风冷柴油机; 安装在柔性基座上，转速大于等于3 000 安装在柔性基座上，转速大于等于3 r,min的多缸柴油机; 6 安装在刚性基座上的大型、低速二冲程柴油机(只测量气缸盖、机体部分); 安装在柔性基座上的船舶辅机 7 安装在刚性基座上的大型、低速船舶用四冲程柴油机(包括主机和辅机) 注:为了完整性，本表补充了不属于本标准范围的回转机器。 10 7184—GB,T 参考文献2008 6075(11999 F1]GB,T 在非旋转部件上测量和评价机器的机械振动 第1部分:总则 (idt ISO :1995) 10816-1 8540 1987(idt E2]GB,T 振动与冲击隔离器确定特性要求导则ISO 2017:1982) 13824[3]GB,T ISO 2954:1987) 1992对振动烈度测量仪的要求(eqv 14124 E4]GB,T 1993 机械振动与冲击对建筑物振动影响的测量和评价基本方法及使用导则14412 [5]GB,T 5348:1998，IDT) 2005机械振动与冲击加速度计的机械安装(ISO E6]ISO 2017:2007振动与冲击隔离器确定特性要求导则 E7]ISO :1995往复式内燃机发电机组第9部分:机械振动测量和评估8528—9