GB T 21156.1-2007 特殊环境条件 沙漠机械 第1部分：干热沙漠内燃动力机械.pdf

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1、ICS 531 00P 97 园亘中华人民共和国国家标准GBT 2 115612007特殊环境条件 沙漠机械第1部分：干热沙漠内燃动力机械Special environmental condition-Machinery for desertPart 1：Internal combustion engines on dry heat-desert condition2007-I 101发布 2008-0101实施宰瞀辫鬻黼警矬瞥星发布中国国家标准化管理委员会及113刖 吕GBT 2”5612007GBT 211 56(特殊环境条件沙漠机械分为两个部分：第1部分：干热沙漠内燃动力机械第2部分：干

2、热沙漠工程机械。本部分为GBT 21156的第l部分。本部分的附录A、附录B和附录C为规范性附录，附录D和附录E为资料性附录。本部分由中国机械工业联合会提出。本部分由中国机械工业联合会归口。本部分负责起草单位：天津工程机械研究院。本部分参加起草单位：机械工业北京电工技术经济研究所。本部分主要起草人：尚海波、吴润才、冯辉生、郭丽萍。本标准为首次制定。GBT 2115612007引 言GBT 2115612007特殊环境条件沙漠机械第1部分：干热沙漠内燃动力机械是在国家科技部社会公益研究专项“干热沙漠机电环境技术标准及测试方法研究”支持下研究制定的。干热沙漠环境是我国西部地区主要的自然地理特征之一

3、，高温干热、强烈的太阳辐射、沙尘是沙漠环境的最主要特征。恶劣的地理气候环境条件，对机电设备产生较大影响。因此要求在干热沙漠特殊环境条件下使用的机电产品必须具有良好的环境适应性。本部分的制定，目的在于增强内燃动力机械在干热沙漠环境下的适应能力，提高工作效率和可靠性水平，规范沙漠型内燃动力机械和用于干热沙漠地区的基本型内燃动力机械生产、配套和使用。本部分所针对的干热沙漠环境条件参数以塔克拉玛干沙漠为样本，其他沙漠与之有一定差别，但就其特殊环境的典型性、代表性而言，极端和严酷程度超过其他沙漠。我国的干热沙漠主要处于海拔500 m2 000 m地域。塔克拉玛干沙漠位于塔里木盆地的中央，平均海拔高度为1

4、 000 ml 400 m。因此，选择塔克拉玛干沙漠环境条件作为沙漠型工程机械和沙漠专用型工程机械技术发展的基本依据符合我国实际。本部分所针对的干热沙漠气候条件严酷等级为4K4S(见附录c)、海拔高度2 000 m。本部分是针对工程机械用柴油机在干热沙漠特殊环境条件下的共性和基础性技术而制定的基础性标准，为有别于柴油机产品标准，术语采用“内燃动力机械”，并予以定义。本部分为简化表述，统一将干热沙漠型内燃动力机械简称为沙漠型内燃动力机械。“干热沙漠机电环境技术标准及测试方法研究”项目，通过对沙漠、干热沙漠特殊环境因素、主要工程基础材料、机电设备的研究，制定了若干项国家标准。它们是：(1)干热沙漠

5、环境条件 电工电子设备通用技术要求(2)特殊环境条件沙漠机械第1部分干热沙漠内燃动力机械(3)特殊环境条件沙漠机械第2部分干热沙漠工程机械(4)特殊环境条件干热沙漠对内燃机电站系统的技术要求及试验方法除了上述标准外，我国已发布或正在报批的，与沙漠、干热沙漠机电设备环境适应性相关的标准还有：(1)GBT 196072004特殊环境条件防护类型及代号(2)GBT 1960812004特殊环境条件分级第1部分：干热(3)GBT 196082 2004特殊环境条件分级第2部分：干热沙漠(4)GBT 20625-2006特殊环境条件术语(5)GBT 206431 2006特殊环境条件环境试验方法第1部分

6、：总则(6)GBT 206433 2006 特殊环境条件环境试验方法第3部分：人工模拟试验方法及导则高分子材料(7)GBT 206441 2006 特殊环境条件选用导则 第1部分：金属表面防护(8)GBT 206442 2006 特殊环境条件选用导则 第2部分：高分子材料(9)特殊环境条件环境试验方法第2部分：人工模拟试验方法及导则电工电子产品(含通信产品)特殊环境条件沙漠机械第1部分：干热沙漠内燃动力机械GBT 21156120071范围GBT 21156的本部分规定了干热沙漠地区使用的沙漠型内燃动力机械和用于干热沙漠地区的基本型内燃动力机械的术语和定义、环境条件、要求、试验方法、标识、包装

7、、运输和贮存。本部分适用于干热沙漠型工程机械配套用的内燃动力机械。以内燃机为配套动力的其他专用机械可以参照使用。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本部分的引用而成为本部分的条款。凡是庄日期的引用文件，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部分，然而，鼓励根据本部分达成协议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部分。GB 252轻柴油GBT 18831往复式内燃机词汇第l部分：发动机设计和运行术语(GBT 18831 2005，ISO 2710 l：2000，IDT)GBT 18832 往复式内燃机 词汇 第2部分：发动机维修术语

8、(GBT 188322005，ISo 2710 2：1999，IDT)GBT 60721 2000往复式内燃机性能第1部分：标准基准状况，功率、燃料消耗和机油消耗的标定及试验方法(idt IS0 30461：1995)GBT 76313内燃机油分类(GBT 76313 1995，neq SAE J183：1991)GBT 81904往复式内燃机排放测量第4部分：不同用途发动机的试验循环(GBT 81904m1999，idt ISO 8178 4：1996)GB 9486柴油机稳态排气烟度及测定方法(GB 9486 1988，neq FOCT i9025：1973)GBT 11804 电工电子产

9、品环境条件术语GBT 13306标牌GB 14097中小功率柴油机噪声限值JBT 41981 2001工程机械用柴油机技术条件JBT 41982 1999工程机械用柴油机性能试验方法JB 8891 中小功率柴油机排气污染物排放限值JBT 50188工程机械用柴油机可靠性、耐久性试验方法3术语和定义GBT 18831、GBT 18832、GBT 11804、JBT 41982 1999中确立的以及下列术语和定义适用于本部分。31标准环境条件standard environmental condition标准环境条件应符合GBT 60721 2000中第6章或JBT 419821999中31的规定

10、，其主要内容为：1GBT 2115612007大气压力P，一100 kPa；空气温度T，一298 K(f。一25)；相对湿度，一30。32内燃动力机械internal combustion engines往复、压燃式四冲程内燃机。33基本型内燃动力机械basic-type internal combustion engines符合GBT 60721 2000或JBT 419812001、JBT 41982 1999规定的自然吸气型或普通增压型内燃动力机械。34普通增压型内燃动力机械general turbocharge-type internal combustion engines以标准环境

11、条件为依据，在自然吸气型内燃动力机械的基础上采取涡轮增压措施，以强化功率为目的，设计制造的内燃动力机械。35沙漠型内燃动力机械dry heat-desert type internal combustion engines在基本型内燃动力机械的基础上，针对干热沙漠环境条件，对标准环境条件下的设计和结构进行调整和改进。使之达到本部分规定的内燃动力机械。4干热沙漠环境条件参数41 干热沙漠环境气候条件：大气压力：92 kPa85 kPa；极端最高气温：50C；极端It温差：40；冬季最低气温：-30；最低相对湿度：5；地表最高温度：75；最大风速：30 ms；最大沙尘浓度：4 000 mgm3；最

12、大飘尘浓度：20 mgm3。42干热沙漠环境条件特征分布：环境条件特征代号见附录A；干热沙漠环境海拔高度条件等级见附录B；干热沙漠环境气候条件严酷等级见附录c；沙漠沙粒粒径的分布参见附录D；风尘条件等级参见附录E。5要求51基本要求511产品基本要求沙漠型内燃动力机械和用于干热沙漠地区的基本型内燃动力机械应符合GBT 60721 2000或JBT 41981 200l及本部分的规定。2GBT 2115612007512型号、标称能力和工作状态同类型沙漠型内燃动力机械在干热沙漠自然环境条件下和基本型内燃动力机械在标准环境条件下的型号(干热沙漠适应类型标识除外)、标称能力和工作状态应保持一致。51

13、3产品图样、技术文件和制造标准沙漠型内燃动力机械及其零部件产品图样、技术文件和制造标准应符合JBT 41981 200l中31的规定。514互换性沙漠型内燃动力机械与同型的基本型内燃动力机械，除针对干热沙漠使用要求所进行的特殊设计的零部件及装置外，其他零部件或总成的互换性应符合JBT 419812001中32的规定。515标定功率的允差应符合GBT 60721 2000或JBT 41981 200l的规定。516海拔适应类型不同海拔的干热沙漠地区内燃动力机械适应性如下：自然吸气型：0 m1 000 m；普通增压型：O m2 000 m。52工作能力和状态的要求沙漠型内燃动力机械和用于干热沙漠地

14、区的基本型内燃动力机械，在不同海拔的干热沙漠环境条件下，与标准环境条件相比，标定功率、燃油消耗率、排气温度、增压器转速等参数的变化应满足表l、表2的规定。表1 自然吸气型内燃动力机械参数海拔0 m一1 000 m变化的要求海拔高度 标定功率 燃油消耗率 机油温度 排温许用值下降 上升1 ooo 4 2 80120 600注：以上各项指标的上升或下降是针对标准环境条件检验值而言。表2普通增压型内燃动力机械参数海拔0 m2 000 m变化的要求海拔高度 标定功率 燃油消耗率 机油温度 涡前排温许用值 增压器转速下降 上升 上升I ooo 0 0 4650 0801202 ooo 6 3 680 5

15、注：以上各项指标的上升或下降是针对标准环境条件检验值而言。5，3起动性能沙漠型内燃动力机械和用于干热沙漠地区的基本型内燃动力机械，不同措施起动要求见表3。表3不同起动措施下起动性能的基本妻求要求达到的环境温度 预热时间 起动时间(电机拖动时间)措施 S无措施起动 O起动液喷注 1525进气预热 一15机油预热 一20 253GBT 2115612007表3(续)要求达到的环境温度 预热时间 起动时间(电机拖动时间)措施 S液循环加热 一30 2525PTC进气预热 20 25注：PTC为posidvetemperature eoeffkieat的缩写，指正温系数(陶瓷材料)。54发电机与电器根

16、据沙漠机械配套需求，应考虑适当增加发电机的功率，并适当提高电子、电器容量等级。55冷却系统沙漠型内燃动力机械和用于干热沙漠地区的基本型内燃动力机械，冷却系统的冷却能力应大于基本型在标准环境条件下配置的13倍以上，应配置水、油温度自动控制和其他调节装置。56水冷却系统预压力沙漠型内燃动力机械和用于干热沙漠地区的基本型内燃动力机械，水冷却系统的预压力应选择005 MPa。57外接启动预热装置的接口沙漠型内燃动力机械和用于干热沙漠地区的基本型内燃动力机械，应设置有方便于外接启动预热装置的备用接口。58气缸进气温度沙漠型内燃动力机械和用于干热沙漠地区的基本型内燃动力机械，对于中、高增压、稳定高负荷运行

17、的内燃动力机械可考虑采用中冷等技术措施，其中间冷却能力在干热沙漠环境条件下，应能使气缸进气温度控制在90以下。59防沙尘性能沙漠型内燃动力机械和用于干热沙漠地区的基本型内燃动力机械，所有管路接口、运动部件轴端油封、加油口、透气孔均应设置防尘罩和具有密封防沙尘措施；进油管处应加设滤油装置。510空气滤清器沙漠型内燃动力机械和用于干热沙漠地区的基本型内燃动力机械，应配置具有离心旋流功能、较强滤清能力、二级以上过滤结构的空气滤清器。滤清器应符合如下要求：空气滤清器的过滤效率应达到99；干式滤清器的一次使用寿命(保养周期)应400 h；油浴式滤清器一次使用寿命(保养周期)应50 h，总使用寿命i 50

18、0 h；沙漠用空气滤清器在严酷等级处于4K4S条件下工作，应具有连续8 h以上不需保养的最小使用周期。511密封性应符合JBT 41981 2001中324的规定，所有加油口、通气孔都应有强化的防沙尘措施和两级以上滤清装置。512燃油燃油的选择按GB 252规定，冬季宜采用-20号或一35号，夏季宜采用一lo号。513润滑油沙漠型内燃动力机械和用于干热沙漠地区的基本型内燃动力机械，选择润滑油类别按照GBT 76313的规定。冬、夏季定期更换的润滑油，应满足冬季一30t0、夏季一1050的正常使用要求。4GBT 2115612007冬、夏季使用同一种油料时，应满足一30-50“C的正常使用要求。

19、根据配套机型的不同，推荐使用CD级及以上级别的油品。514材料和结构各类非金属材料及管路在材料选用及结构的设计和选用上应考虑采取紫外线防护、耐沙尘磨蚀、耐高温和耐寒的措施，应满足30。C150的工作温度下正常使用的要求。515涂装涂装应符合JBT 41981 2001中325的规定。516可靠性沙漠型内燃动力机械和用于干热沙漠地区的基本型内燃动力机械可靠性应符合下列要求：有效度不低于95；平均无故障工作时间不少于基本型相应产品标准规定的95；在JBT 41981 2001、JBT 419821999规定的可靠性试验期内，机体、缸盖、曲轴、连杆、活塞、机油泵、高压油泵、传动齿轮等主要零部件不应出

20、现致命缺陷。517第一次大修间隔期沙漠型内燃动力机械和用于干热沙漠地区的基本型内燃动力机械第一次大修间隔期应不低于JBT 41981 2001规定的90。518排气烟度应符合GB 9486的规定。519气态和微粒污染物排放限值应符合JB 8891的规定。520噪声应符合GB 14097的规定。521 产品使用说明书应在基本型产品使用说明书的基础上增加补充沙漠型内燃动力机械的机型配置、性能、使用、维护、注意事项等内容。6试验方法61 检测仪器设备的要求611仪器设备的精度仪器仪表、量具、传感器等及其组成的系统在干热沙漠自然环境下的(高温、高沙尘、强静电条件下)测量精度应满足相应产品试验标准的规定

21、。612仪器设备的防护要求检测仪器设备及其组成系统应满足干热沙漠自然环境条件的正常检测运行，并具有防高温、防振动、防沙尘、防静电、耐低温等防护措施。62性能试验沙漠型内燃动力机械和用于干热沙漠地区的基本型内燃动力机械性能试验方法按JBT 41982-1999的规定在标准环境条件下进行，其防尘、防沙、热平衡性能可在试验室以人工模拟的方式进行。也可以在上述基础上，在完全配置的状态下在干热沙漠环境自然条件下进行内燃动力机械的台架试验。63污染物排放测定按GBT 81904的规定。64可靠性和耐久性试验641 沙漠型内燃动力机械和用于干热沙漠地区的基本型内燃动力机械，可靠性和耐久性试验按JBT 501

22、88的规定在标准环境条件下进行。其防尘、防沙、热平衡性能可采用试验室人工模拟的方式，5GBT 21 15612007也可以在干热沙漠环境自然条件下随配套主机在整机工作状态下进行试验。642试验中有效度应符合516的规定；试验考核时间应l 000 h，其中满负荷工况70。643在干热沙漠环境自然条件下随配套主机在整机工作状态下，试验过程气候条件严酷等级处于4K4S的时间应不少于20。644沙漠型内燃动力机械和用于干热沙漠地区的基本型内燃动力机械可靠性和耐久性试验结果的量化评定指标应达到基本型相应产品标准规定的95以上。7标识、包装、运输与贮存71标识711标识沙漠型内燃动力机械应予以标识，满足本

23、部分规定的沙漠型内燃动力机械，应在产品型号之后加注代码“M”。712标牌标牌应符合GBT 13306规定，并包含以下内容：a)型号(沙漠型含标识代码M)；b)标定功率、标定转速；c)净质量；d)制造商名称；e)出厂编号和It期；f)产品执行标准编号。72包装、运输与贮存按JBT 41981 2001中62611的规定。附录A(规范性附录)环境条件特征代号GBT 2115612007环境条件特征代号由使用场所、环境条件类型、严酷等级和使用地区四部分组成。代号用数字和英文字母排列表示。第1位用数字表示使用场所：2运输；3有气候防护场所固定使用；4无气候防护场所固定使用。第2位用字母表示环境条件类型

24、：K气候条件；z特殊气候条件(zh热辐射，Za周围空气运动，zu一除雨外的其他水源)；B生物条件(Bt沙漠生物条件)；c化学活性物质条件；s机械活性物质条件；M机械条件。第3位用数字表示环境条件的严酷等级，数字越大，条件越严酷。第4位用T或S表示，分别代表沙漠边缘地区或腹地。示例：3K6T表示在沙漠边缘地区有气候防护场所固定使用的气候条件。附录B(规范性附录)干热沙漠海拔高度等级表B1海拔高度等级环境参数 H1 H2海拔高度m 1 000 2 000GBT 2115612007附录c(规范性附录)干热沙漠气候条件严酷等级表C1气候条件严酷等级环境参数 3K2 3K6T 3K6S 4K4T 4K

25、4S低温 15 30 30 一30 30极端最高 30 S0 50 50 50高温 年最高5 25 45 45 45 45最热月平均最高 25 40 40 40 40平均温度 20 15 15 12 12最大日温差 io 30 35 40 40温度变化率 O5 O5 o5“ 05低相对湿度 15 15 10 5 5平均相对湿度 50 50 40 50 30低绝对湿度(gm3) 04 04 03 01 O低气压kPa 85 85 85 85 85高气压kPa 92 92 92 92 9Z太阳辐射(Wm2) 700 700 700 l 120 1 120风速(ms) 5o 50 5o 30 30凝

26、露 无 有 有 有 有降水(包括雨雪雹等) 无 无 无 有 有地表最高沙土温度 30 40 40 75 80地表最低沙土温度 15 25 25 35 35a 极端最高温度是指十几或几十年出现一次的最高空气温度，持续约10 rain。b年最高温度是指每年出现的最高温度的多年平均值，平均持续约10 rain。c最热月平均最高温度是指夏季最热月中每天出现的最高温度的平均值。表C2各环境代号所示的条件及场所环境代号 气候条件 设备工作场所3K2 沙漠地区有空调的户内条件 有空调的生活区3K6T 沙漠边缘地区户内条件 无空调的室内生活区3K6S 沙漠腹地的户内条件 无空调的室内生括区4K4T 沙漠边缘地

27、区户外条件 沙漠边缘野外地区4K4S 沙漠腹地的户外条件 沙漠腹地野外地区8附录D(资料性附录)沙漠沙粒粒径的分布表D1沙漠沙粒粒径的分布GBT 2115612007粒径数学平均值019 018 017 016 015 014 013 012 O11 010 009 008 007 006Inm颗粒含量百分比16 32 32 6 4 81 81 49 14 5 225 12 9 64 81附录E(资料性附录)风尘条件等级表E1风尘条件等级等 级离地高度环境参数4S3T 4S4S风速30ms时 最大值 风速30 ms时 最大值2 53 1 000 212 4 0004 22 615 89 2 460空气中含沙尘量6 12 475 48 1 900(mgm3)8 7 410 28 1 64010 4 370 15 1 480降尘量1 000 2 000I-mg(m2d)尘(飘浮)15 20(mgm3)注：最大值是指瞬时出现的极端最高值。9