電渦流測功器式汽油機(jī)實驗室的總體設(shè)計

焦麗秀++王揚(yáng)++嚴(yán)靜

摘 要：通過進(jìn)入我校實驗室現(xiàn)場觀察，咨詢導(dǎo)師，以及查閱一些與實驗室規(guī)劃設(shè)計相關(guān)的文獻(xiàn)后，本文將首先介紹實驗室的設(shè)計原則，然后從實驗室的輔助系統(tǒng)來介紹其總體布局。著重闡述該發(fā)動機(jī)實驗室的總體設(shè)計和試驗臺架布局以及底座的減振。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī)實驗室；實驗室設(shè)計；電渦流測功機(jī)

1 引言

內(nèi)燃機(jī)實驗室是為滿足發(fā)動機(jī)各項試驗要求而設(shè)計，是發(fā)動機(jī)研究、設(shè)計及教學(xué)過程中重要的組成部分。本文將以學(xué)校實驗室設(shè)計為模板，通過介紹本校電渦流測功機(jī)式汽油機(jī)實驗室的設(shè)計特點來論述實驗室的總體設(shè)計，使讀者能初步了解汽油機(jī)實驗室設(shè)計原理。

文章闡述了本校實驗室設(shè)計原則，系統(tǒng)介紹實驗室總體設(shè)計以及實驗室臺架的設(shè)計。

2 發(fā)動機(jī)實驗室規(guī)劃設(shè)計

2.1 實驗室的設(shè)計原則

為保證實驗室能達(dá)到所規(guī)定的要求和性能，其設(shè)計原則應(yīng)如下：

（1）發(fā)動機(jī)與測試設(shè)備的布置必須遵守“通用性”、“靈活性”的原則；

（2）采取完善可靠的安全、消防和隔聲、降噪等環(huán)保措施；

（3）可以完成不同型號、不同目的、不同項目的發(fā)動機(jī)臺架測試；

（4）采用先進(jìn)技術(shù)，實現(xiàn)對試驗參數(shù)的嚴(yán)格控制，同時也應(yīng)該使發(fā)動機(jī)的運行狀況盡可能地接近其實際使用條件。

2.2 實驗室平面結(jié)構(gòu)

實驗室平面圖如圖1所示，根據(jù)其功能不同，主要分為三大區(qū)域。

區(qū)域Ⅰ為試驗區(qū)域，也可稱為試驗室，占地尺寸為4m×8m，由控制區(qū)域1和臺架試驗區(qū)域2組成。控制區(qū)域（也稱控制室），控制區(qū)域放置有ECK500操作控制臺和HD3000測試儀。在試驗區(qū)域2（也稱臺架試驗室）中，桑塔納3000超越者發(fā)動機(jī)與DW250測功機(jī)用聯(lián)軸器聯(lián)接，兩者被固定在鋼鐵鑄成的安裝底座上。

區(qū)域Ⅱ為實驗室供給區(qū)域，這塊區(qū)域緊靠著實驗室一側(cè)墻體，包括兩用啟動電源3、燃油供給恒溫系統(tǒng)4、機(jī)油供給恒溫系統(tǒng)5，墻壁上裝有風(fēng)扇、液晶顯示器、數(shù)據(jù)收集儀。墻體上固定有臺架電源控制箱、機(jī)油恒溫控制箱、操作電源。

區(qū)域Ⅲ為冷卻水塔6，建造在實驗室外，露天。主要為試驗臺架上的內(nèi)燃機(jī)、測功機(jī)和燃油恒溫箱、機(jī)油恒溫箱提供冷卻水。

2.3 實驗室立面結(jié)構(gòu)

發(fā)動機(jī)實驗室主要包括以下幾部分：臺架試驗區(qū)、控制區(qū)、排氣消聲系統(tǒng)、通風(fēng)換氣系統(tǒng)、冷卻循環(huán)系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)，其立面布局如圖2。

從實驗室立面布局可以看出，實驗室在設(shè)計中可充分利用原場地的墻面，可在實驗室墻體上安裝有大功率風(fēng)扇、液晶顯示器、數(shù)據(jù)收集儀、電源控制箱等儀器。以減少重復(fù)建筑帶來的開支。

風(fēng)扇安裝高度為3.5m，要確保風(fēng)扇的掃風(fēng)面積能夠覆蓋實驗室的大部分。安裝高度不要太高，距離實驗室不要太遠(yuǎn)，否則風(fēng)力會下降。

液晶顯示器為32英寸，距離地面高度2.2m。可以清晰地顯示試驗數(shù)據(jù)，方便同學(xué)及試驗人員的觀察。

實驗室冷卻水系統(tǒng)用以冷卻下列部分：來自試驗臺架的熱量、電渦流測功機(jī)熱量、內(nèi)燃機(jī)冷卻系統(tǒng)熱量、燃料溫度控制，還有機(jī)油溫度控制。

為了把實驗室內(nèi)發(fā)動機(jī)輻射的熱量和泄漏的廢氣、油氣排出室外，保持室內(nèi)空氣的溫度和廢氣、油氣濃度在規(guī)定的范圍以內(nèi)，同時也為了避免對試驗操作人員的身體健康造成危害，實驗室裝有通風(fēng)換氣裝置。由于實驗室空間不足，我們采取煙囪自然抽氣，這種方案缺點是發(fā)動機(jī)的被壓增加，對實驗有影響。相對理論數(shù)據(jù)的精確值，誤差在接受范圍內(nèi)。

除了發(fā)動機(jī)自身的潤滑油系統(tǒng)外，發(fā)動機(jī)試驗臺架還專門配備了專用的潤滑系統(tǒng)。潤滑油油箱放置在鐵制立柜中，通過潤滑油泵給發(fā)動機(jī)提供一定壓力的潤滑油。

實驗室ECK500控制儀的控制與數(shù)據(jù)總線先是通過埋設(shè)在地板下的管道，再通過臺架四周的隔振槽，然后總線分開，分別與發(fā)動機(jī)、測功機(jī)、油耗儀、燃油箱恒溫系統(tǒng)、機(jī)油箱恒溫系統(tǒng)相連。通過ECK500控制儀板上的按鍵和旋鈕來控制電渦流測功機(jī)電流、轉(zhuǎn)矩大小、發(fā)動機(jī)的油門開度。

2.4 發(fā)動機(jī)臺架試驗室的結(jié)構(gòu)

學(xué)校實驗室采用圖3的布局。實驗室用于教學(xué)使用，主要進(jìn)行《發(fā)動機(jī)性能試驗方法》中規(guī)定的常規(guī)性能試驗，及與專業(yè)課程相關(guān)的發(fā)動機(jī)檢測等試驗，試驗任務(wù)不是很復(fù)雜，采用一個試驗臺架，再配備一個控制室足以滿足教學(xué)要求。

發(fā)動機(jī)實驗室的面積適中，寬度5m，長為8m，而高度則為汽車實驗室高度，大概約為6m，便于其它設(shè)備的安裝和使用，如電動葫蘆、熱交換器、通風(fēng)機(jī)等。為今后實驗室擴(kuò)建留下一定的可用空間。

2.5 發(fā)動機(jī)臺架基礎(chǔ)的布置方案

臺架基礎(chǔ)的布置相對實驗人員而言有三種方案，即橫向、縱向和斜向，如圖4所示。

實驗室的布局同時還應(yīng)考慮到所有測試儀器設(shè)備的放置，由于教學(xué)所用的實驗室要求較低，如果采用圖中c所示的方案，可能會造成不必要的浪費，所以在建設(shè)時選擇方案b。

在實際布置中時，將實驗室的工作室和控制室分開，以免工作室的噪聲、排氣等影響操作人員進(jìn)行試驗的正確性。同時在具體設(shè)計時，應(yīng)該注意工作室與控制室的方位和大小，以達(dá)到最優(yōu)的實驗條件。

3 結(jié)語

本實驗室測試設(shè)備先進(jìn)、可靠，自動化程度高、安全性好，操作簡單，容易上手，且測得數(shù)據(jù)精度高，系統(tǒng)能對數(shù)據(jù)進(jìn)行實時處理，測量參數(shù)也夠多。ECK500控制儀可以與打印機(jī)相連，能夠打印出實驗數(shù)據(jù)以供分析。實驗室功能完善，不僅能進(jìn)行一些發(fā)動機(jī)常規(guī)性試驗，還可以進(jìn)行與專業(yè)課相關(guān)的試驗，并且實驗室占地面積小，結(jié)構(gòu)緊湊，場地面積利用率高。

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作者簡介：焦麗秀（1986-），女，助理工程師。endprint