專(zhuān)利名稱(chēng)：發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械效率測(cè)量及倒拖試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試技術(shù)，特別涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械效率測(cè)量及倒拖試驗(yàn)技術(shù)，具體涉及一種機(jī)電一體化的交流變頻調(diào)速傳動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械效率測(cè)量及倒拖試驗(yàn)系統(tǒng)。
在已有技術(shù)中，由于水力和電渦流等測(cè)功機(jī)，均不能倒拖發(fā)動(dòng)機(jī)，因而發(fā)動(dòng)機(jī)倒拖試驗(yàn)及其機(jī)械效率的測(cè)量，目前幾乎都在進(jìn)口的電力測(cè)功機(jī)上進(jìn)行。但由于電力測(cè)功機(jī)技術(shù)含量高，國(guó)內(nèi)尚無(wú)生產(chǎn)，進(jìn)口價(jià)格十分昂貴，而國(guó)內(nèi)目前僅很少單位擁有。對(duì)于大多數(shù)單位要做上述測(cè)量試驗(yàn)，只有去擁有電力測(cè)功機(jī)的單位做試驗(yàn)。這在人力、物力、財(cái)力上花費(fèi)都很大，而嚴(yán)重影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的研究和開(kāi)發(fā)。
采用通過(guò)扭矩儀加上電動(dòng)機(jī)倒拖，也可以用于上述測(cè)量試驗(yàn)，目前有兩種方案一是直流電機(jī)調(diào)速傳動(dòng)方案，例如北京理工大學(xué)采用7．5KW／110V直流電機(jī)、TDGC-3／0．5型調(diào)壓器，和TR-5轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器及配套顯示儀表，用于FG-1型風(fēng)冷柴油機(jī)摩擦、磨損試驗(yàn)等。其優(yōu)點(diǎn)是直流調(diào)速性能好，精度和快速性都能滿(mǎn)足要求。缺點(diǎn)是直流電機(jī)的電刷和換向器為易損件結(jié)構(gòu)，限制了它的使用環(huán)境，特別是限制了最高轉(zhuǎn)速和容量的提高，如20KW以上的直流電機(jī)，最高轉(zhuǎn)速低于3600r／min，并且需要經(jīng)常維護(hù)和檢修；二是交流轉(zhuǎn)差率調(diào)速傳動(dòng)方案。它以低同步串級(jí)調(diào)速或電磁離合器調(diào)速為主要形式。如上海內(nèi)燃機(jī)廠的可控硅電力測(cè)功機(jī)，采用繞線異步電機(jī)搖擺式結(jié)構(gòu)，和南通常通公司為我公司裝配車(chē)間設(shè)計(jì)的倒拖裝置，采用Y180L-4異步電機(jī)，和YCT250-4B電磁離合器(調(diào)速范圍1320-132r／min)。其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，缺點(diǎn)是調(diào)速范圍狹窄，最高轉(zhuǎn)速小于3000r／min，調(diào)速精度不高，不能快速響應(yīng)，只能用于要求不高的小功率發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、摩合場(chǎng)合。
本發(fā)明的目的旨在提供一種具有拖動(dòng)功率大，調(diào)速范圍寬，調(diào)速精度高，響應(yīng)速度快，自動(dòng)控制工況，自動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)，既可以作為測(cè)功機(jī)使用，測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率；也可以作為倒拖試驗(yàn)設(shè)備，測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械損失功率以及測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械效率的測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械效率及倒拖試驗(yàn)系統(tǒng)，以克服已有技術(shù)長(zhǎng)期不曾解決的問(wèn)題，滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)和科研開(kāi)發(fā)的需求。
人們已經(jīng)熟知，發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械效率的測(cè)量關(guān)鍵在于如何測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械損失功率，而我們已知計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械效率的公式是η={Ne／(Ne+Nm)}×100％Ne為發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率Nm為發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械損失功率發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率Ne，就是我們通常用測(cè)功機(jī)測(cè)到的發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。這是大家都熟悉的。所以發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械效率的測(cè)量，歸根到底是一個(gè)如何測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械損失功率Nm的問(wèn)題。而人們已經(jīng)掌握的測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械損失功率有幾種方法，本發(fā)明選擇了倒拖法。本發(fā)明主要的創(chuàng)新部分在于發(fā)動(dòng)機(jī)倒拖裝置那一部分。而研究發(fā)動(dòng)機(jī)倒拖試驗(yàn)的重要意義在于一是降低磨擦損失是個(gè)世界性研究課題。目前，各國(guó)都在致力于節(jié)能和環(huán)保研究，降低磨擦損失成為內(nèi)燃機(jī)行業(yè)重要的研究工作內(nèi)容之一。文獻(xiàn)表明，汽油機(jī)磨擦損失每降低10％，經(jīng)濟(jì)性可改善3-5％，動(dòng)力性也相應(yīng)提高。柴油機(jī)也近如此。發(fā)動(dòng)機(jī)倒拖試驗(yàn)是研究發(fā)動(dòng)機(jī)磨擦損失最好的方法。
二是發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際工作過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜，影響的因素十分多，至今尚有一系列問(wèn)題有待于進(jìn)一步研究和探討。實(shí)踐表明，采用倒拖的方法研究發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程，可以將噴油和燃燒兩大復(fù)雜因素排除在外，從而突出其它因素的影響，使得工作過(guò)程簡(jiǎn)化而易于研究。其成果反過(guò)來(lái)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作過(guò)程的研究十分有幫助。
有鑒于上述理性認(rèn)識(shí)，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其目的總體技術(shù)構(gòu)思，主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容①將發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率測(cè)量裝置與機(jī)械損失功率測(cè)量裝置組合為一整體；②有一個(gè)著火工況轉(zhuǎn)為倒拖工況的切換裝置；③用倒拖法和溫度測(cè)控，模擬同轉(zhuǎn)速、同溫度參數(shù)下的發(fā)動(dòng)機(jī)著火工況的實(shí)際機(jī)械損失；
④有一個(gè)能實(shí)現(xiàn)大功率拖動(dòng)和超同步轉(zhuǎn)速下運(yùn)行的變頻調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)，從而達(dá)到模擬發(fā)動(dòng)機(jī)超過(guò)3000r／min以上運(yùn)行的目的；⑤有一個(gè)冷卻水和機(jī)油輔助加熱器和冷卻水溫度和機(jī)油溫度監(jiān)測(cè)儀，保證測(cè)取有效功率和機(jī)械損失功率的溫度參數(shù)差別在±1℃范圍內(nèi)；⑥有一個(gè)保證各部分協(xié)調(diào)動(dòng)作，準(zhǔn)確快速的計(jì)算機(jī)測(cè)控裝置。
附

圖1，所給出的是本發(fā)明一種組合形式的框圖。
附圖2，所給出的是本發(fā)明另一種組合形式的框圖。
以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其目的的技術(shù)方案作具體描述。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其目的采取的技術(shù)方案之一，請(qǐng)參閱附圖1。它包括計(jì)算機(jī)1，交流變頻調(diào)速電機(jī)3，變頻調(diào)速器4，智能聯(lián)軸器5，轉(zhuǎn)矩／轉(zhuǎn)速／功率測(cè)量?jī)x6，冷卻水溫度和機(jī)油溫度監(jiān)測(cè)儀7，發(fā)動(dòng)機(jī)燃油切斷器8，制動(dòng)器／測(cè)功器9，制動(dòng)／測(cè)功控制儀10，聯(lián)軸器11和電源控制器12。而所說(shuō)的交流變頻調(diào)速電機(jī)3，由導(dǎo)線3-4與變頻調(diào)速器4呈電氣連接，而變頻調(diào)速器4，通過(guò)接口和導(dǎo)線4-1，與計(jì)算機(jī)1通訊連接。所說(shuō)的制動(dòng)器／測(cè)功器9，由導(dǎo)線9-10與制動(dòng)／測(cè)功控制儀10電氣連接；制動(dòng)／測(cè)功控制儀10通過(guò)接口和導(dǎo)線10-1，與計(jì)算機(jī)1通訊連接。所說(shuō)的智能聯(lián)軸器5，由導(dǎo)線5-6與轉(zhuǎn)矩／轉(zhuǎn)速／功率測(cè)量?jī)x6電氣連接，轉(zhuǎn)矩／轉(zhuǎn)速／功率測(cè)量?jī)x6通過(guò)接口和導(dǎo)線6-1，與計(jì)算機(jī)1通訊連接。所說(shuō)的發(fā)動(dòng)機(jī)燃油切斷器8，由接口和導(dǎo)線8-1與計(jì)算機(jī)1通訊連接，所說(shuō)的冷卻水溫度和機(jī)油溫度監(jiān)測(cè)儀7，經(jīng)由接口和導(dǎo)線7-1與計(jì)算機(jī)1通訊連接，所說(shuō)的交流變頻調(diào)速電機(jī)3，通過(guò)聯(lián)軸器11，與制動(dòng)器／測(cè)功器9兩者間呈軸連結(jié)，而所說(shuō)的制動(dòng)器／測(cè)功器9與智能聯(lián)軸器5，兩者間呈軸連結(jié)，而所說(shuō)的電源控制柜12，則通過(guò)其導(dǎo)線分別與計(jì)算機(jī)1、交流變頻調(diào)速電機(jī)3、變頻調(diào)速器4、智能聯(lián)軸器5、轉(zhuǎn)矩／轉(zhuǎn)速／功率測(cè)量?jī)x6、冷卻水溫度和機(jī)油溫度監(jiān)測(cè)儀7、發(fā)動(dòng)機(jī)燃油切斷器8、制動(dòng)器／測(cè)功器9、制動(dòng)／測(cè)功控制儀10呈電氣連接。
在本發(fā)明總體技術(shù)構(gòu)思下實(shí)現(xiàn)其目的的另一個(gè)技術(shù)方案是所說(shuō)的轉(zhuǎn)矩／轉(zhuǎn)速／功率測(cè)量?jī)x6，冷卻水溫度和機(jī)油溫度監(jiān)測(cè)儀7，發(fā)動(dòng)機(jī)燃油切斷器8，制動(dòng)／測(cè)功控制儀10等裝置可以集成化，其功能由計(jì)算機(jī)1和相應(yīng)的傳感器和執(zhí)行器來(lái)完成，請(qǐng)參閱附圖2。它包括有計(jì)算機(jī)1、交流變頻調(diào)速電機(jī)3、變頻調(diào)速器4、智能聯(lián)軸器5、制動(dòng)器9、聯(lián)軸器11、電源控制柜12等所組成，而所說(shuō)的交流變頻調(diào)速電機(jī)3，由導(dǎo)線3-4與變頻調(diào)速器4電氣連接，而變頻調(diào)速器4通過(guò)接口和導(dǎo)線4-1與計(jì)算機(jī)1通訊連接，制動(dòng)器9通過(guò)接口和導(dǎo)線9-1，與計(jì)算機(jī)1電訊連接，智能聯(lián)軸器5通過(guò)接口和導(dǎo)線5-1，與計(jì)算機(jī)1電訊連接，電源控制柜12，則分別通過(guò)導(dǎo)線與計(jì)算機(jī)1，交流變頻調(diào)速電機(jī)3、變頻調(diào)速器4、智能聯(lián)軸器5、制動(dòng)器9等電氣連接。
本發(fā)明所采用的倒拖交流變頻調(diào)速電機(jī)3為交流電機(jī)，調(diào)速傳動(dòng)為交流變頻調(diào)速傳動(dòng)。根據(jù)調(diào)速范圍，調(diào)速精度和響應(yīng)速度等綜合技術(shù)指標(biāo)，其交流變頻調(diào)速電機(jī)3可分別選用50HZ或60HZ標(biāo)準(zhǔn)普通異步電動(dòng)機(jī)，或交流變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)，或交流主軸電動(dòng)機(jī)，或交流同步電動(dòng)機(jī)，或無(wú)換向器電機(jī)。
而計(jì)算機(jī)1除采用PC機(jī)外，也可以采用虛擬儀器或單板計(jì)算機(jī)。本發(fā)明優(yōu)選的是386及其以上的計(jì)算機(jī)。
而變頻調(diào)速器4，采用通用變頻調(diào)速器。同時(shí)，根據(jù)不同的控制精度，也可以分別選用帶閉環(huán)速度控制的u／f變頻器，或具有轉(zhuǎn)矩控制功能的u／f變頻器，或帶速度傳感器的矢量控制變頻器，或不帶速度傳感器的矢量控制變頻器。若選用無(wú)換向器電機(jī)，則應(yīng)選用配套的無(wú)換向器電機(jī)變頻調(diào)速器。為了提高變頻調(diào)速器的抗干擾和降低變頻調(diào)速器本身產(chǎn)生的干擾?？梢晫?shí)情增加進(jìn)線濾波器或電抗器，或者輸出濾波器和電抗器。而變頻調(diào)速器都要匹配制動(dòng)單元，以增加快速響應(yīng)。
而傳動(dòng)聯(lián)軸器11，最好采用撓性聯(lián)軸器，其次是彈性聯(lián)軸器或萬(wàn)向聯(lián)軸器，以保證只傳遞扭矩，而不產(chǎn)生附加彎矩。
而轉(zhuǎn)矩／轉(zhuǎn)速／功率測(cè)量?jī)x6的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，均采用非接觸式傳感器，以便提高測(cè)量精度，提高可靠性和壽命。其中轉(zhuǎn)矩傳感器可選用旋轉(zhuǎn)耦合應(yīng)變式傳感器，或磁致伸縮式或相位差式傳感器；轉(zhuǎn)速傳感器則可選用磁電式或光電式傳感器。
而發(fā)動(dòng)機(jī)燃油切斷器8，用于多缸機(jī)的是一個(gè)由電子開(kāi)關(guān)、牽引電磁鐵和電源組成的電路，牽引電磁鐵拉動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)速器的停車(chē)手柄，控制燃油的通斷。而用于單缸機(jī)的是一個(gè)由電子開(kāi)關(guān)、電磁閥和電源組成的電路。由電磁閥串接在發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油泵與高壓噴油管之間，控制燃油的通斷。
而制動(dòng)／測(cè)功器9和制動(dòng)／測(cè)功控制儀10，為磁粉制動(dòng)器或電渦流測(cè)功器或水力測(cè)功器及其應(yīng)對(duì)的制動(dòng)測(cè)功控制儀。其中磁粉制動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝和使用方便，維修簡(jiǎn)易，壽命長(zhǎng)，與其它制動(dòng)器相比，還具有以下特點(diǎn)①響應(yīng)速度快。通電瞬間即產(chǎn)生制動(dòng)扭矩，且扭矩增大也很快。②斷開(kāi)性能好。激磁電流斷開(kāi)時(shí)，剩余力矩非常小。③轉(zhuǎn)矩與激磁電流基本成線性關(guān)系，力矩控制容易。④定轉(zhuǎn)矩特性為轉(zhuǎn)矩在允許范圍內(nèi)，僅取決于激磁電流的大小，而與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。為了擴(kuò)大磁粉制動(dòng)器轉(zhuǎn)速范圍，可配一個(gè)齒輪變速箱。
而冷卻水溫度和機(jī)油溫度監(jiān)測(cè)儀7，均由熱敏電阻或半導(dǎo)體感溫傳感器和數(shù)顯表組成。之所以要進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)上述溫度狀態(tài)監(jiān)控，是為了使拖動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況盡可能地接近著火運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。因?yàn)樗f(shuō)的溫度對(duì)摩擦功測(cè)量結(jié)果影響甚大，通常測(cè)取有效功率時(shí)的溫度，和測(cè)取機(jī)械損失功率時(shí)的溫度，兩者之差控制在±1℃范圍之內(nèi)。
本發(fā)明還配裝有冷卻水和機(jī)油輔助加熱器16，而所說(shuō)的冷卻水和機(jī)油輔助加熱器16，通過(guò)導(dǎo)線12-16，與電源控制柜12電氣連接，且通過(guò)接口和導(dǎo)線1-16與計(jì)算機(jī)1電訊連接。以備在環(huán)境溫度較低的狀態(tài)下使用。
本發(fā)明是一個(gè)機(jī)電一體化產(chǎn)品。各部分具體關(guān)聯(lián)是被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)13，通過(guò)帶測(cè)量功能的智能聯(lián)軸器5與制動(dòng)器／測(cè)功器9連接，從計(jì)算機(jī)1上設(shè)定工況，通過(guò)接口和導(dǎo)線10-1向制動(dòng)器／測(cè)功控制儀10下達(dá)指令，使發(fā)動(dòng)機(jī)13運(yùn)行在該工況下。起初，計(jì)算機(jī)1下達(dá)預(yù)熱指令，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)13充分預(yù)熱之后，再進(jìn)入某個(gè)設(shè)定工況下運(yùn)行，在冷卻水溫度和機(jī)油溫度都穩(wěn)定后，方可進(jìn)入測(cè)試階段。帶測(cè)量功能的智能聯(lián)軸器5中的傳感器，將檢測(cè)到的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速信號(hào)經(jīng)導(dǎo)線5-6傳遞給轉(zhuǎn)矩／轉(zhuǎn)速／功率測(cè)量?jī)x6，從而測(cè)量出某工況下發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率Ne，與此同時(shí)，由冷卻水和機(jī)油溫度監(jiān)測(cè)儀7記錄該工況下與Ne相關(guān)的溫度參數(shù)，并通過(guò)導(dǎo)線7-1和接口傳送給計(jì)算機(jī)1。計(jì)算機(jī)1通過(guò)接口和導(dǎo)線8-1與4-1分別向發(fā)動(dòng)機(jī)燃油切斷器8和變頻調(diào)速器4下達(dá)指令，將發(fā)動(dòng)機(jī)著火運(yùn)行切換為倒拖運(yùn)行。一個(gè)配裝高速軸承，經(jīng)特殊加固和高速動(dòng)平衡處理過(guò)的交流變頻調(diào)速電機(jī)3，通過(guò)聯(lián)軸器11，與制動(dòng)／測(cè)功控制儀9軸連接，進(jìn)而與帶測(cè)量功能的智能聯(lián)軸器5和發(fā)動(dòng)機(jī)13軸連接，構(gòu)成一個(gè)倒拖系統(tǒng)。在一個(gè)能使交流變頻調(diào)速電機(jī)3，具有30KW以上的拖動(dòng)功率，并能運(yùn)行在超同步轉(zhuǎn)速下(大于4000r／min)的通用變頻調(diào)速器4的作用下，迅速倒拖發(fā)動(dòng)機(jī)13，使它也穩(wěn)定運(yùn)行在上述設(shè)定的同樣轉(zhuǎn)速下。在環(huán)境溫度較低的情況下，可啟動(dòng)冷卻水和機(jī)油輔助加熱器16，以維持冷卻水和機(jī)油溫度，與測(cè)量有效功率狀態(tài)時(shí)的溫度相一致。同樣通過(guò)帶測(cè)量功能的智能聯(lián)軸器5，與轉(zhuǎn)矩／轉(zhuǎn)速／功率測(cè)量?jī)x6，測(cè)量出該轉(zhuǎn)速下的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械損失功率Nm及其相關(guān)的由冷卻水溫度和機(jī)油溫度監(jiān)測(cè)儀7紀(jì)錄的溫度參數(shù)，并經(jīng)過(guò)同樣路徑傳送給計(jì)算機(jī)1。由計(jì)算機(jī)1依據(jù)公式，計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)該工況下的機(jī)械效率η。之后，將計(jì)算結(jié)果(試驗(yàn)數(shù)據(jù))存盤(pán)或在顯示屏上顯示，或通過(guò)外設(shè)2進(jìn)行打印、繪圖等。整個(gè)系統(tǒng)由電源控制柜12提供電源。系統(tǒng)的快速響應(yīng)表現(xiàn)在整個(gè)切換和測(cè)量過(guò)程，必須保證在冷卻水溫度和機(jī)油溫度監(jiān)測(cè)儀7的監(jiān)測(cè)下進(jìn)行，且溫度變化范圍，控制在±1℃之內(nèi)。
對(duì)于一個(gè)工況點(diǎn)的測(cè)試，如果認(rèn)為試驗(yàn)數(shù)據(jù)可信，不需重做，則讓計(jì)算機(jī)1下達(dá)停機(jī)結(jié)束的指令。對(duì)于重做或多工況點(diǎn)的測(cè)試，只需重復(fù)上述循環(huán)。
本發(fā)明的工作過(guò)程，以標(biāo)定工況為例說(shuō)明如下首先進(jìn)入人工準(zhǔn)備階段，將被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)13通過(guò)其輸出軸，與智能聯(lián)軸器5實(shí)行軸連結(jié)，并將冷卻水溫度和機(jī)油溫度監(jiān)測(cè)儀7的溫度傳感器，通過(guò)導(dǎo)線7-13分別置設(shè)在冷卻水出口處和機(jī)油的油底殼處，將發(fā)動(dòng)機(jī)燃油切斷器8，通過(guò)導(dǎo)線8-13與發(fā)動(dòng)機(jī)燃油切斷裝置相連接。并讓被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)13預(yù)熱。然后進(jìn)入計(jì)算機(jī)測(cè)試階段，輸入標(biāo)定工況，且自動(dòng)調(diào)節(jié)制動(dòng)／測(cè)功控制儀10和被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)13油門(mén)，使發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定于標(biāo)定工況下，由制動(dòng)器／測(cè)功器9吸收功率。讓冷卻水溫度和機(jī)油溫度穩(wěn)定之后，由轉(zhuǎn)矩／轉(zhuǎn)速／功率測(cè)量?jī)x6測(cè)得發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定轉(zhuǎn)速、標(biāo)定輸出轉(zhuǎn)矩和有效功率Ne，并記下此時(shí)冷卻水和機(jī)油溫度；然后迅速啟動(dòng)燃油切斷器8，切斷被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油通道，則被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器／測(cè)功器10均停止工作。同時(shí)迅速開(kāi)啟電源，而由交流變頻調(diào)速電機(jī)3、變頻調(diào)速器4和聯(lián)軸器11所組成的變頻電機(jī)調(diào)速傳動(dòng)裝置，倒拖被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)13運(yùn)轉(zhuǎn)于上述標(biāo)定轉(zhuǎn)速下，并由轉(zhuǎn)矩／轉(zhuǎn)速／功率測(cè)量?jī)x6測(cè)得機(jī)械損失功率Nm。這一過(guò)程控制在冷卻水和機(jī)油溫度變化±1℃的范圍內(nèi)。以上操作和測(cè)量，均由計(jì)算機(jī)1按編制的應(yīng)用程序軟件自動(dòng)完成。通過(guò)計(jì)算可求得發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械效率η=｛Ne／(Ne+Nm)}×100％上述算式中Ne-發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率Nm-發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械損失功率以上所有測(cè)量信息，全部匯總至計(jì)算機(jī)1，計(jì)算機(jī)1通過(guò)其應(yīng)用軟件，作記錄、分析和匯總計(jì)算，再通過(guò)計(jì)算機(jī)外設(shè)2(打字機(jī))打成紙件。當(dāng)然，本發(fā)明也可以不設(shè)計(jì)算機(jī)外設(shè)2，而直接從計(jì)算機(jī)1的熒屏上讀出測(cè)量數(shù)據(jù)，且用筆和紙記錄下來(lái)，并進(jìn)行計(jì)算。
本發(fā)明的實(shí)施例之一是，請(qǐng)參閱附圖1。以被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)13的功率≤100KW，倒拖功率≤45KW，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍200～4000r／min，穩(wěn)速率≤0．5％F．S為例。它可選用YVP-225S-2型交流變頻調(diào)速電機(jī)3，拖動(dòng)功率為45KW。選用由日本安川公司生產(chǎn)的不帶速度傳感器矢量控制的VS-61665變頻調(diào)速器4。選用北京三晶現(xiàn)代科技集團(tuán)生產(chǎn)的，具有測(cè)量轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速功能的，型號(hào)為JN338-C智能聯(lián)軸器5(扭矩500Nm，轉(zhuǎn)速0～5000r／min)，及與其配套的轉(zhuǎn)矩／轉(zhuǎn)速／功率測(cè)量?jī)x6。冷卻水溫度和機(jī)油溫度監(jiān)測(cè)儀7，均采用XMZ-101A型數(shù)顯表，傳感器為pt100。聯(lián)軸器11用尼龍繩撓性聯(lián)軸器，配洛陽(yáng)南峰廠生產(chǎn)的CW160電渦流測(cè)功儀10及其控制器9。而計(jì)算機(jī)1，選用386計(jì)算機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)燃油切斷器8，采用DJT24-1030停機(jī)電磁鐵。而冷卻水和機(jī)油輔助加熱器16，采用陶瓷電發(fā)熱元件。將以上所述的各種設(shè)備、儀器儀表，配上電源控制柜2，并按附圖1組合且接通導(dǎo)線和電源線，即組成本發(fā)明。若再加上根據(jù)被測(cè)對(duì)象及其測(cè)量要求所編制的計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件，即可投入測(cè)量和試驗(yàn)運(yùn)作。
本發(fā)明實(shí)施例之二是，請(qǐng)參閱附圖2。制動(dòng)器9采用浙大奕科公司生產(chǎn)的31N水力制動(dòng)器及與其配套的水門(mén)執(zhí)行器。冷卻水溫度和機(jī)油溫度的測(cè)量，采用Pt100傳感器。發(fā)動(dòng)機(jī)燃油的切斷，采用DJT24-1030停機(jī)電磁鐵。發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)的控制，采用浙江大學(xué)奕科公司生產(chǎn)的TDTM型油門(mén)執(zhí)行器。而計(jì)算機(jī)1的應(yīng)用軟件應(yīng)包括數(shù)據(jù)采集、工況控制和數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容。其它均如同實(shí)施例之一。
本發(fā)明實(shí)施其技術(shù)方案所達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)體系，至少有兩個(gè)方案可供選擇，一是用于25KW以下單缸機(jī)的A方案，二是用于100KW以下多缸機(jī)的B方案。其主要技術(shù)指標(biāo)內(nèi)容分別如下技術(shù)指標(biāo) A方案 B方案倒拖功率 7．5／11Kw 45Kw轉(zhuǎn)速范圍 300～3000r／min400～4000r／min穩(wěn)速精度 ±0．5％F．S ±0．5％F．S測(cè)速精度 ±1r／min ±1r／min轉(zhuǎn)矩范圍 0～100Nm 0～500Nm測(cè)矩精度 ±0．5％F．S ±0．5％F．S測(cè)溫范圍 0～150℃ 0～150℃測(cè)溫精度 ±1℃ ±1℃扭矩傳感器選用 200Nm 500Nm本發(fā)明在其技術(shù)方案的實(shí)施中，可根據(jù)以上所列的技術(shù)指標(biāo)，選用相關(guān)的各種儀器儀表和設(shè)備，以保證本發(fā)明達(dá)到其技術(shù)指標(biāo)。
綜上所述，本發(fā)明與已有技術(shù)相比，具有以下特點(diǎn)1、拖動(dòng)功率大(＞30KW)，調(diào)速范圍寬(300-4000r／min)，調(diào)速精度高(±0．5％F．S)，響應(yīng)速度快。
2、可分別采用水力或電渦流或磁粉等多種制動(dòng)器或測(cè)功機(jī)，既可測(cè)有效功率，又可測(cè)機(jī)械損失功率和機(jī)械效率。
3、采用帶測(cè)量功能的聯(lián)軸器，實(shí)現(xiàn)橋路電源和信號(hào)的非接觸傳遞。具有精度高，頻響快，高可靠性，壽命長(zhǎng)，易于安裝，軸向連接距離最短，不需要反復(fù)調(diào)零等優(yōu)點(diǎn)。
4、通過(guò)冷卻水和機(jī)油溫度測(cè)控，保證了有效功率和機(jī)械損失功率的測(cè)量，不僅轉(zhuǎn)速相同，而且著火工況和倒拖工況的外界溫度參數(shù)也相同。這樣用倒拖法測(cè)量的機(jī)械損失功率，同著火工況下實(shí)際的機(jī)械損失功率就非常接近。
5、有效功率和機(jī)械損失功率的測(cè)量，都是采用同一個(gè)帶測(cè)量功能的聯(lián)軸器和轉(zhuǎn)矩／轉(zhuǎn)速／功率測(cè)量?jī)x，消除了現(xiàn)有技術(shù)中，采用兩種測(cè)量?jī)x器測(cè)量所帶來(lái)的誤差。
6、整個(gè)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)統(tǒng)一指揮協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)了工況調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)采集處理、著火與倒拖切換的自動(dòng)化。保證了快速響應(yīng)這一指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
7、系統(tǒng)的性能價(jià)格比高，易于制造和安裝。
本發(fā)明由于其測(cè)量精度高，再現(xiàn)性又很好，所以它是發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)研制、開(kāi)發(fā)、改進(jìn)產(chǎn)品的重要手段之一，其用途廣泛。其主要用途至少有以下幾個(gè)方面1、用以測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械損失，求得發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率。
2、用以與燃燒分析儀聯(lián)用，制作發(fā)動(dòng)機(jī)倒拖示功圖、壓力增長(zhǎng)率圖、壓力概率密度分布圖等，以便進(jìn)行熱力分析。
3、用拆件法，可測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)各附件的機(jī)械損失功率。
4、用以發(fā)動(dòng)機(jī)的摩合，磨損試驗(yàn)。
5、用以發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油品質(zhì)及減摩劑性能試驗(yàn)。
6、用以檢視活塞、活塞環(huán)和軸承等故障。
7、通過(guò)實(shí)驗(yàn)，用以求得發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電機(jī)應(yīng)具有的功率。
8、用以測(cè)量齒輪箱等各種動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)械的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及功率等。
9、倒拖試驗(yàn)不限于轉(zhuǎn)速改變時(shí)的研究，而且可用于諸如壓縮比、渦流等對(duì)內(nèi)燃機(jī)強(qiáng)化和主要性能指標(biāo)的影響，以及對(duì)局部瞬態(tài)傳熱的影響等深層次的研究。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的之技術(shù)方案，除了以上所給出的兩種最佳技術(shù)方案外，它至少還有4種，請(qǐng)參讀附圖3、4、5、6。
圖3-圖6所示標(biāo)號(hào)的對(duì)應(yīng)名稱(chēng)是1為計(jì)算機(jī)，2為計(jì)算機(jī)外設(shè)，3為交流變頻調(diào)速電機(jī)，4為變頻調(diào)速器，5為轉(zhuǎn)矩／轉(zhuǎn)速傳感器(智能聯(lián)軸器)，6為轉(zhuǎn)矩／轉(zhuǎn)速／功率測(cè)量?jī)x，7為冷卻水溫度和機(jī)油溫度監(jiān)測(cè)儀，8為發(fā)動(dòng)機(jī)燃油切斷器，9為制動(dòng)／測(cè)功器，10為制動(dòng)／測(cè)功控制儀，11為聯(lián)軸器，12為電源控制柜，13為被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)，14為扭力、轉(zhuǎn)速、功率測(cè)儀，15為擺式平衡結(jié)構(gòu)的交流變頻調(diào)速電機(jī)，16為冷卻水和機(jī)油輔助加熱器。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械效率測(cè)量及倒拖試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，包括有計(jì)算機(jī)(1)，交流變頻調(diào)速電機(jī)(3)，變頻調(diào)速器(4)，智能聯(lián)軸器(5)，轉(zhuǎn)矩／轉(zhuǎn)速／功率測(cè)量?jī)x(6)，冷卻水溫度和機(jī)油溫度監(jiān)測(cè)儀(7)，發(fā)動(dòng)機(jī)燃油切斷器(8)，制動(dòng)器／測(cè)功器(9)，制動(dòng)／測(cè)功控制儀(10)，聯(lián)軸器(11)和電源控制柜(12)等所組成，所說(shuō)的交流變頻調(diào)速電機(jī)(3)，由導(dǎo)線(3-1)與變頻調(diào)速器(4)電氣連接，而變頻調(diào)速器(4)通過(guò)接口與導(dǎo)線(4-1)，與計(jì)算機(jī)(1)通訊連接，所說(shuō)的制動(dòng)器／測(cè)功器(9)，由導(dǎo)線(9-10)與制動(dòng)／測(cè)功控制儀(10)電氣連接，而制動(dòng)／測(cè)功控制儀(10)通過(guò)接口和導(dǎo)線(10-1)與計(jì)算機(jī)(1)通訊連接，所說(shuō)的智能聯(lián)軸器(5)，由導(dǎo)線(5-6)與轉(zhuǎn)矩／轉(zhuǎn)速／功率測(cè)量?jī)x(6)電氣連接，而轉(zhuǎn)矩／轉(zhuǎn)速／功率測(cè)量?jī)x(6)通過(guò)接口和導(dǎo)線(6-1)與計(jì)算機(jī)(1)通訊連接，所說(shuō)的發(fā)動(dòng)機(jī)燃油切斷器(8)，由接口和導(dǎo)線(8-1)與計(jì)算機(jī)(1)通訊連接，所說(shuō)的冷卻水溫度和機(jī)油溫度監(jiān)測(cè)儀(7)，通過(guò)接口和導(dǎo)線(7-1)與計(jì)算機(jī)(1)通訊連接，所說(shuō)的交流變頻調(diào)速電機(jī)(3)，通過(guò)聯(lián)軸器(11)，與制動(dòng)器／測(cè)功器(9)兩者間呈軸連結(jié)，而所說(shuō)的制動(dòng)器／測(cè)功器(9)與智能聯(lián)軸器(5)，兩者間呈軸連結(jié)，而所說(shuō)的電源控制柜(12)，則由導(dǎo)線分別與計(jì)算機(jī)(1)、交流變頻調(diào)速電機(jī)(3)、變頻調(diào)速器(4)、智能聯(lián)軸器(5)、轉(zhuǎn)矩／轉(zhuǎn)速／功率測(cè)量?jī)x(6)、冷卻水溫度和機(jī)油溫度監(jiān)測(cè)儀(7)、發(fā)動(dòng)機(jī)燃油切斷器(8)、制動(dòng)器／測(cè)功器(9)、制動(dòng)／測(cè)功控制儀(10)呈電氣連接。
2.一種發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械效率測(cè)量及倒拖試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，包括有計(jì)算機(jī)(1)，交流變頻調(diào)速電機(jī)(3)，變頻調(diào)速器(4)，智能聯(lián)軸器(5)，制動(dòng)器(9)，聯(lián)軸器(11)，電源控制柜(12)等所組成，而所說(shuō)的交流變頻調(diào)速電機(jī)(3)，由導(dǎo)線(3-4)與變頻調(diào)速器(4)電氣連接，而變頻調(diào)速器(4)通過(guò)接口和導(dǎo)線(4-1)與計(jì)算機(jī)(1)通訊連接，制動(dòng)器(9)通過(guò)接口和導(dǎo)線(9-1)，與計(jì)算機(jī)(1)電訊連接，智能聯(lián)軸器(5)通過(guò)接口和導(dǎo)線(5-1)，與計(jì)算機(jī)(1)電訊連接，電源控制柜(12)，則分別通過(guò)導(dǎo)線與計(jì)算機(jī)(1)，交流變頻調(diào)速電機(jī)(3)，變頻調(diào)速器(4)，智能聯(lián)軸器(5)，制動(dòng)器(9)等電氣連接。
3.如權(quán)利要求1和2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械效率測(cè)量及倒拖試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所說(shuō)的交流變頻調(diào)速電機(jī)(1)，是普通異步電機(jī)，或是交流變頻調(diào)速異步電機(jī)，或是交流主軸電機(jī)，或是交流同步電機(jī)，或是無(wú)換向器電機(jī)。
4.如權(quán)利要求1和2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械效率測(cè)量及倒拖試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所說(shuō)的變頻調(diào)速器(4)，是通用變頻調(diào)速器，或是無(wú)換向電機(jī)變頻調(diào)速器。
5.如權(quán)利要求1和2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械效率測(cè)量及倒拖試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所說(shuō)的聯(lián)軸器(11)，是撓性聯(lián)軸器，或是彈性聯(lián)軸器，或是萬(wàn)向聯(lián)軸器。
6.如權(quán)利要求1和2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械效率測(cè)量及倒拖試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，它還具有冷卻水和機(jī)油輔助加熱器(16)，且所說(shuō)的冷卻水和機(jī)油輔助加熱器(16)，通過(guò)導(dǎo)線(12-16)與電源控制柜(12)電氣連接，且通過(guò)接口和導(dǎo)線(1-16)與計(jì)算機(jī)(1)電訊連接。
7.如權(quán)利要求1和2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械效率測(cè)量及倒拖試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所說(shuō)的制動(dòng)器／測(cè)功器(9)，是磁粉制動(dòng)／測(cè)功器，或是電渦流制動(dòng)／測(cè)功器，或是水力制動(dòng)／測(cè)功器，而所說(shuō)的制動(dòng)／測(cè)功控制儀(10)，則為分別與磁粉制動(dòng)／測(cè)功器、電渦流制動(dòng)／測(cè)功器，水力制動(dòng)／測(cè)功器相應(yīng)對(duì)的制動(dòng)／測(cè)功控制儀。
8.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械效率測(cè)量及倒拖試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所說(shuō)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速功率測(cè)量?jī)x(6)的轉(zhuǎn)矩／轉(zhuǎn)速傳感器，均系非接觸式傳感器，而其轉(zhuǎn)矩傳感器，是旋轉(zhuǎn)耦合應(yīng)變式傳感器，或是磁致伸縮式傳感器，或是相位差式傳感器，而其轉(zhuǎn)速傳感器是磁電式傳感器，或是光電式傳感器。
9.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械效率測(cè)量及倒拖試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所說(shuō)的發(fā)動(dòng)機(jī)燃油切斷器(8)，是由牽引電磁鐵，且由電磁鐵拉動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)速器停車(chē)手柄所組成，或是串聯(lián)在發(fā)動(dòng)機(jī)噴油泵與高壓噴油管之間的電磁閥所組成。
10.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械效率測(cè)量及倒拖試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所說(shuō)的冷卻水溫度和機(jī)油溫度監(jiān)測(cè)儀(7)，是熱敏電阻式溫度監(jiān)測(cè)儀，或是半導(dǎo)體感溫傳感式溫度監(jiān)測(cè)儀。
全文摘要
本發(fā)明為一種發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械效率測(cè)量及倒拖試驗(yàn)系統(tǒng)。它包括計(jì)算機(jī),交流變頻調(diào)速電機(jī),變頻調(diào)速器,智能聯(lián)軸器,轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速功率測(cè)量?jī)x,冷卻水溫度和機(jī)油溫度監(jiān)測(cè)儀,發(fā)動(dòng)機(jī)燃油切斷器,制動(dòng)器/測(cè)功器,制動(dòng)/測(cè)功控制儀,聯(lián)軸器和電源控制柜等,且按附圖組合連接而組成。本發(fā)明具有拖動(dòng)功率大、調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高、響應(yīng)速度快、自動(dòng)化程度高,且成本較低等特點(diǎn)。本發(fā)明既能測(cè)量有效功率,又能測(cè)量機(jī)械損失功率和機(jī)械效率,其用途十分廣泛,是目前發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試的重要手段之一。
文檔編號(hào)G01L3/00GK1290856SQ0013321
公開(kāi)日2001年4月11日 申請(qǐng)日期2000年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月9日
發(fā)明者龔立新, 蔣承杰, 呂國(guó)培, 徐毅, 季律人, 龔青 申請(qǐng)人:常柴股份有限公司