B5—15電渦流緩速器制動性能試驗研究

賴建生

華南農業大學工程學院 廣東·廣州 510642）

摘 要 為了研究B5-15電渦流緩速器的性能，將其放置在電渦流緩速器實驗平臺進行了制動性能試驗。通過試驗發現，B5-15的制動力矩最大能達到1227.8N·m，最大功率為200.79kw，證實該款電渦流緩速器達到了預期的設計效果，制動性能較理想。但同時也發現其熱衰減較快，制動100S后制動力矩迅速衰減了52%。

關鍵詞 電渦流緩速器 制動性能 制動力矩 熱衰減

中圖分類號：U463.5 文獻標識碼：A

Experimental Study on the Braking

Performance of Eddy Current Brake

LAI Jiansheng

（School of Mechanical and Electronic Engineering，

Guangdong Institute of Science and Technology， Zhuhai， Guangdong， 519085；

College of Engineering， South China Agricultural University， Guangzhou， Guangdong， 510642）

Abstract According to study the performance of B5-15 eddy current retarder， used an experiment platform of eddy current brake to test its braking performance. By experiment， the max braking torque of B5-15 was 1227.8 N·m， the max power was 200.79kw. The result proved that the eddy current retarder achieved its anticipated design goal. Meanwhile，the heat fade of eddy current retarder was fast： its bake torque was attenuated 52% after 100 seconds.

Key words eddy current retarder； braking performance； braking torque； heat fade

0 引言

電渦流緩速器是目前國內主要的輔助制動設備，大量裝備在客車、大貨車上，有效地提高了行車的安全性能。電渦流緩速器的制動性能試驗是電渦流緩速器產品定型的主要試驗之一。為驗證B5-15系列電渦流緩速器的性能，本文在電渦流緩速器試驗平臺上對其進行試驗，試驗在深圳市特爾佳運輸科技有限公司的電渦流緩速器標準試驗室進行。

1 試驗方案

1.1 試驗平臺

（1）發動機是廣西玉柴機器股份有限公司生產的YC6112 ZLQ型立式、直列、水冷、四沖程、直噴發動機；（2）電渦流緩速器供電電源是華泰WYK-20030K直流穩壓電源，最大輸出電流30A，最大輸出電壓200V，手動控制/0-5V自動控制；（3）系統采用凌華IPC610整機，配置如下：主板PCA-6006VE，CPU P4 2.4GHz，內存 512M，硬盤 60G，帶兩個ISA插槽和4個PCI插槽以及兩個COM端口；（4）數據采集及運動控制采用凌華DAQ2214多功能數據采集運動控制卡，該卡是32位的PCI總線方式的多功能數采卡，具有在線自校正的功能。（5）操作系統Windows XP；（6）開發工具是LabVIEW7.1專業開發版及PID控制包。

1.2 試驗條件

（1）試驗前保證勵磁線圈制動初溫為30℃€？℃；（2）慣性飛輪的轉動慣量I=150kg·m2；（3）數據每50ms采集一次；（4）每次試驗均按照緩速器實際狀態進行。

1.3 試驗方法

（1）在10km/h～最大車速（車速是由變速箱速比和慣性飛輪的轉動慣量測算出的，主要是模擬實際的狀態，使具有可比性）范圍內，至少10個點；每10km/h為一級，每制動一次，車速增加10km/h；（2）控制器檔位：所有檔位（電渦流緩速器的控制器有四個檔位，分別為一、二、三、四檔，電流的大小依次為25%F.S、50%F.S、75%F.S和100%F.S）；（3）制動次數：在每種車速、每種檔位下各制動一次。

每次制動，記錄最大制動功率及其對應的制動力矩、車速、電源功率，將每次制動的最大制動功率及其對應的制動力矩作為縱坐標、對應的車速作為橫坐標畫點，將同檔位的所有點連線，便繪出了制動力矩和車速的關系曲線即功率特性曲線；將每次制動的最大制動力矩所對應的電源輸入功率和最大制動輸出功率的差值作為縱坐標、對應的車速作為橫坐標畫點，將同檔位的所有點連線，便繪出了樣件的功率損耗和車速的關系曲線即功率損耗曲線；將時間作為橫坐標，扭矩作為縱坐標繪制熱衰退曲線。找出功率損耗曲線上的最大功率損耗點及其對應的車速。

2 試驗結果及分析

2.1 試驗結果

試驗10天內進行了多次重復試驗，試驗結果如圖1至圖3所示。

圖1 B5-15功率特性曲線

2.2 試驗結果分析

分析圖1可以看出制動力矩隨著勵磁電流的加大而增大，在相同勵磁電流的情況下制動力矩在不同的轉速下值不同，功率特性曲線呈凸狀，最大制動力矩都比設計值小。具體分析如下：

一檔時最大扭矩為261.44 N·m，對應轉速為29.031km/h；二檔時最大扭矩為550.02 N·m，對應轉速為47.866km/h；三檔時對大扭矩為816.74 N·m，對應轉速為44.348km/h；四檔最大扭矩為1222.7 N·m，對應轉速為31.623km/h。該系列電渦流緩速器實測最大扭矩為1222.7N·m，比設計值1500 N·m小277.3 N·m，小了18%。endprint

分析圖2可以看出電渦流緩速器的損耗功率隨著勵磁電流的增大而增大，在相同勵磁的電流的情況下，損耗功率基本上是隨著轉速線性增大的。一檔時最大損耗功率為48.838kw，對應車速78.379km/h，對應制動力矩230.29N·m；二檔時最大功率損耗為98.571kw，對應車速76.818km/h，對應制動力矩473.89N·m；三檔時最大損耗功率128.85kw，對應車速74.433km/h，對應制動力矩718.56N·m；四檔時最大功率損耗為200.79kw，對應車速72.747km/h，對應制動力矩1018.6 N·m。

圖2 B5-15功率損耗曲線

圖3 B5-15熱衰退曲線

分析圖3可以看出電渦流緩速器制動力矩和制動時間近似呈負冪指數的關系，即制動力矩隨著時間的加長先是衰減，衰減到一定值后就基本保持不變。這種現象叫熱衰退。經過100s后制動力矩從最大值1222.7 N·m衰減到576.5N·m，衰減了52.85%。此后基本保持576.5 N·m不變。

以上的分析結果和對應型號的電渦流緩速器的理論設計及國外相應的檢測結果基本相符，除了最大制動力矩外誤差均小于5%。但是，在試驗過程中也發現存在以下問題：（1）緩速器制動的時候散發大量的熱使環境溫度升高，最高的達到了67℃，在散熱條件不太好的情況下傳感器的性能容易受到溫度的影響。（2）現場發動機的巨大震動引起傳感器的特別是拉壓傳感器的抖動，使數據容易出現跳動造成偏差。

3 結論

通過B5-15系列電渦流緩速器制動性能試驗的功率特性、功率損耗特性以及熱衰退特性試驗，結果表明該款電渦流緩速器的性能基本達到了預期的設計效果，但是還需要針對熱衰退和制動功率損耗做相應的改進，使產品性能更加符合實際行車制動需求。

參考文獻

[1] 胡軍，閻小俊，周龍保.內燃機燃燒分析儀的開發與應用[J].西安交通大學學報，2001.35（3）：261-264.

[2] 邊浩毅.發動機測試用虛擬儀器的研究應用[J].河南科技學院學報（自然科學版），2006.34（1）：72-75.

[3] 姚錫凡，周鋒.汽車底盤測功機的計算機輔助測試與控制系統[J].華南理工大學學報（自然科學版），1997.25（10）：88-93.

[4] 高水德，辛吉吉，張學敏.基于虛擬儀器的發動機臺架試驗通用測控系統[J].車用發動機，2004（1）：51-54.endprint

分析圖2可以看出電渦流緩速器的損耗功率隨著勵磁電流的增大而增大，在相同勵磁的電流的情況下，損耗功率基本上是隨著轉速線性增大的。一檔時最大損耗功率為48.838kw，對應車速78.379km/h，對應制動力矩230.29N·m；二檔時最大功率損耗為98.571kw，對應車速76.818km/h，對應制動力矩473.89N·m；三檔時最大損耗功率128.85kw，對應車速74.433km/h，對應制動力矩718.56N·m；四檔時最大功率損耗為200.79kw，對應車速72.747km/h，對應制動力矩1018.6 N·m。

圖2 B5-15功率損耗曲線

圖3 B5-15熱衰退曲線

分析圖3可以看出電渦流緩速器制動力矩和制動時間近似呈負冪指數的關系，即制動力矩隨著時間的加長先是衰減，衰減到一定值后就基本保持不變。這種現象叫熱衰退。經過100s后制動力矩從最大值1222.7 N·m衰減到576.5N·m，衰減了52.85%。此后基本保持576.5 N·m不變。

以上的分析結果和對應型號的電渦流緩速器的理論設計及國外相應的檢測結果基本相符，除了最大制動力矩外誤差均小于5%。但是，在試驗過程中也發現存在以下問題：（1）緩速器制動的時候散發大量的熱使環境溫度升高，最高的達到了67℃，在散熱條件不太好的情況下傳感器的性能容易受到溫度的影響。（2）現場發動機的巨大震動引起傳感器的特別是拉壓傳感器的抖動，使數據容易出現跳動造成偏差。

3 結論

通過B5-15系列電渦流緩速器制動性能試驗的功率特性、功率損耗特性以及熱衰退特性試驗，結果表明該款電渦流緩速器的性能基本達到了預期的設計效果，但是還需要針對熱衰退和制動功率損耗做相應的改進，使產品性能更加符合實際行車制動需求。

參考文獻

[1] 胡軍，閻小俊，周龍保.內燃機燃燒分析儀的開發與應用[J].西安交通大學學報，2001.35（3）：261-264.

[2] 邊浩毅.發動機測試用虛擬儀器的研究應用[J].河南科技學院學報（自然科學版），2006.34（1）：72-75.

[3] 姚錫凡，周鋒.汽車底盤測功機的計算機輔助測試與控制系統[J].華南理工大學學報（自然科學版），1997.25（10）：88-93.

[4] 高水德，辛吉吉，張學敏.基于虛擬儀器的發動機臺架試驗通用測控系統[J].車用發動機，2004（1）：51-54.endprint

分析圖2可以看出電渦流緩速器的損耗功率隨著勵磁電流的增大而增大，在相同勵磁的電流的情況下，損耗功率基本上是隨著轉速線性增大的。一檔時最大損耗功率為48.838kw，對應車速78.379km/h，對應制動力矩230.29N·m；二檔時最大功率損耗為98.571kw，對應車速76.818km/h，對應制動力矩473.89N·m；三檔時最大損耗功率128.85kw，對應車速74.433km/h，對應制動力矩718.56N·m；四檔時最大功率損耗為200.79kw，對應車速72.747km/h，對應制動力矩1018.6 N·m。

圖2 B5-15功率損耗曲線

圖3 B5-15熱衰退曲線

分析圖3可以看出電渦流緩速器制動力矩和制動時間近似呈負冪指數的關系，即制動力矩隨著時間的加長先是衰減，衰減到一定值后就基本保持不變。這種現象叫熱衰退。經過100s后制動力矩從最大值1222.7 N·m衰減到576.5N·m，衰減了52.85%。此后基本保持576.5 N·m不變。

以上的分析結果和對應型號的電渦流緩速器的理論設計及國外相應的檢測結果基本相符，除了最大制動力矩外誤差均小于5%。但是，在試驗過程中也發現存在以下問題：（1）緩速器制動的時候散發大量的熱使環境溫度升高，最高的達到了67℃，在散熱條件不太好的情況下傳感器的性能容易受到溫度的影響。（2）現場發動機的巨大震動引起傳感器的特別是拉壓傳感器的抖動，使數據容易出現跳動造成偏差。

3 結論

通過B5-15系列電渦流緩速器制動性能試驗的功率特性、功率損耗特性以及熱衰退特性試驗，結果表明該款電渦流緩速器的性能基本達到了預期的設計效果，但是還需要針對熱衰退和制動功率損耗做相應的改進，使產品性能更加符合實際行車制動需求。

參考文獻

[1] 胡軍，閻小俊，周龍保.內燃機燃燒分析儀的開發與應用[J].西安交通大學學報，2001.35（3）：261-264.

[2] 邊浩毅.發動機測試用虛擬儀器的研究應用[J].河南科技學院學報（自然科學版），2006.34（1）：72-75.

[3] 姚錫凡，周鋒.汽車底盤測功機的計算機輔助測試與控制系統[J].華南理工大學學報（自然科學版），1997.25（10）：88-93.

[4] 高水德，辛吉吉，張學敏.基于虛擬儀器的發動機臺架試驗通用測控系統[J].車用發動機，2004（1）：51-54.endprint