柴油機電渦流測功機實驗臺的研制

【摘要】本文主要總結了柴油機電渦流測功機實驗臺研制的經驗，介紹了實驗臺設計與建設的要點，對相關實驗臺研制具有一定的參考價值。

【關鍵詞】柴油機電渦流測功機實驗臺

概述

柴油機的動力性指標和經濟性指標是評定柴油機質量的主要參數。為了使柴油機經常處于完好的工作狀態，就必須定期地對內燃機的動力性和經濟性等性能指標進行檢測。[1]柴油機的各項性能指標的檢測一般都是通過測功器來實現的。因此，結合國家骨干高職院建設和國防科技工業船舶動力裝置實訓基地的建設，提高學生的實踐動手能力和培養（培訓）國防科技工業緊缺動力裝置技能型人才，我院柴油機裝調實訓室購置了相關設備，經過精心的設計和建設，研制了柴油機電渦流測功機實驗臺并投入使用，進一步擴充了柴油機裝調實訓室的測試功能。以下主要介紹JW100電渦流測功機實驗臺的研制與建設。

1 電渦流測功機的結構和工作原理[２]

電渦流測功機有盤式和柱式等不同的類型。圖 1所示的是盤式電渦流測功機的結構示意圖，主要由旋轉部分（感應體）、擺動部分（電樞和勵磁繞組）組成。其中感應盤其形狀猶如直齒輪，而產生渦流的地方是冷卻室壁上。當給勵磁繞組通上直流電以后，那么圍繞勵磁繞組產生一個閉合磁通。當感應體被原動機帶動旋轉時，氣隙磁密隨感應盤的旋轉而發生周期性變化，由此，在冷卻室壁的表面及一定深度范圍內將產生渦流電勢，并產生渦流，該渦流所形成的磁場又與氣隙磁場相互作用，就產生了制動轉矩。通過裝在冷卻室上的傳力臂把它所產生的制動轉矩傳至測力裝置上。從而達到測轉矩的目的。

2 實驗臺架基礎的設計與建設

柴油機在工作時是一個振動源。其振動通過地面傳向四周，會對實驗室內的其它儀器設備造成影響，使其測量不準確，甚至無法正常工作。特別是在長時間的耐久性試驗中，更會對測試人員的生理和心理造成傷害，因此，設計臺架基礎時必須考慮隔震的問題。圖２采用的方法是地溝隔振，在實驗室中挖一方形地溝，在地溝中安裝鑄鐵平臺，在鑄鐵平臺上安裝有可以前后、左右、高低自由調節的柴油機安裝架。平臺和安裝架約有 1噸重，臺架基礎的重量較大，其自振頻率就小，這樣就遠離了柴油機的工作頻率，在柴油機工作時就不會有共振的危險。

圖２柴油機電渦流測功機實驗臺系統圖

3冷卻系統設計與施工

測試時需對測功機、發動機冷卻水、發動機潤滑油進行冷卻。從節約使用費用的角度考慮，采用循環水來冷卻。在實驗室中建有水塔，冷卻水從水塔經加壓水泵，分成兩路：一路進測功機，另一路進柴油機。冷卻水經過測功機和柴油機后返回到水塔。測功機對冷卻水的水壓有一定要求，水道上設計安裝了水壓傳感器，水壓不足時會自動報警并卸載。進入發動機冷卻水，通過膨脹水箱進入水冷卻器中進行的。冷卻系統的設計與施工是柴油機電渦流測功機實驗臺的重點，必須高度重視，本實驗室冷卻系統管道設計合理，施工較規范。

4 實驗臺軸系對中

為了避免在傳感器彈性軸上產生徑向力，安裝時必須使柴油機、傳感器、電渦流測功機三者之間具有較好的同軸度。如存在徑向力，則會降低測量精度，使彈性軸損壞。此實驗臺在安裝時，為確保同軸度達到要求，先把柴油機一端脫開，預裝電渦流測功機，通過框式水平尺和百分表檢查，通過銅墊片的調整，保證電渦流測功和傳感器兩者的同軸度，然后連接柴油機，通過使用塞尺、百分表的檢查，調節柴油機安裝架保證其與前兩者的同軸度。安裝完后啟動傳感器小電機，轉動聯軸器360度，觀察測量儀扭矩數值變化，調到最佳狀態，數字變化率小于滿量程的0.2%。此結果說明三者的安裝同軸度較好。

5 吸收功率控制

電渦流測功機吸收功率的大小，也即測功機向動力傳動裝置施加載荷的大小，可以方便地通過改變勵磁電流來進行控制。圖３所示為采用與電渦流測功機配套的測控儀進行吸收功率控制的原理圖。用專用信號電纜將電渦流測功機和測控儀連接起來，給測控儀儀表電源和勵磁電源通上 220V 的交流電，然后通過調節測控儀面板上的電位器旋鈕，就可以按要求改變勵磁電流，從而改變電渦流測功機吸收的功率了。圖中的水壓報警的作用是，當冷卻水的水壓低于一定的數值時，控制儀表的報警觸點動作，切斷電渦流測功機的勵磁電路，實現對電渦流測功機的保護[３]。

圖 3 電渦流測功機吸收功率控制

6 系統調試

設備安裝、儀器連接結束，進行此實驗系統調試。首先對柴油機的滑油加注，柴油油箱、柴油、管路的連接。對扭矩轉速傳感器的調零，調零的目的是負載扭矩為零時，引起的扭矩顯示為零，首先啟動小電機，使小電機轉向與實驗時主軸的旋轉方向相反，使用儀器的“0”鍵進行調零。測功機的校準，在測功機殼體兩側插入專用銷子，套上校正臂擰緊螺母。在與主軸旋轉方向一致側加砝碼標定，另一側增減些重量，時扭矩初始值為零。

7 結語

本實驗臺設計合理、建設規范、測試設備可靠、自動化程度高、安全性好[４]，擴充了國防科技工業船舶動力裝置實訓基地的功能；通過此實驗臺的研制，提高了實驗教師的理論水平、教師的科研能力；此實驗臺的投入使用，提高了學生的實踐動手能力。

參考文獻

[1]劉永長.內燃機原理[M].武漢:華中科技大學出版社，2005.

[2]章森.汽車結構系統展示實驗室建設[J].實驗技術與管理，2004，21 (1): 137-140.

[3]楊敬源，宋玉杰.電渦流測功機及其作為能量吸收裝置的應用[J].機械工程師，2008 (4):84-85.

[4]徐云，李朝暉.內燃機電渦流測功機實驗室的設計與建設[J].實驗技術與管理，2006(11):143-146.