電渦流測功器式汽油機實驗室的總體設計

焦麗秀++王揚++嚴靜

摘 要：通過進入我校實驗室現(xiàn)場觀察，咨詢導師，以及查閱一些與實驗室規(guī)劃設計相關的文獻后，本文將首先介紹實驗室的設計原則，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)動機實驗室的總體設計和試驗臺架布局以及底座的減振。

關鍵詞：發(fā)動機實驗室；實驗室設計；電渦流測功機

1 引言

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

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

2 發(fā)動機實驗室規(guī)劃設計

2.1 實驗室的設計原則

為保證實驗室能達到所規(guī)定的要求和性能，其設計原則應如下：

（1）發(fā)動機與測試設備的布置必須遵守“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)動機臺架測試；

（4）采用先進技術，實現(xiàn)對試驗參數(shù)的嚴格控制，同時也應該使發(fā)動機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)動機與DW250測功機用聯(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、機油供給恒溫系統(tǒng)5，墻壁上裝有風扇、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、測功機和燃油恒溫箱、機油恒溫箱提供冷卻水。

2.3 實驗室立面結(jié)構(gòu)

發(fā)動機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。以減少重復建筑帶來的開支。

風扇安裝高度為3.5m，要確保風扇的掃風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，否則風力會下降。

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、電渦流測功機熱量、內(nèi)燃機冷卻系統(tǒng)熱量、燃料溫度控制，還有機油溫度控制。

為了把實驗室內(nèi)發(fā)動機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)動機自身的潤滑油系統(tǒng)外，發(fā)動機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、測功機、油耗儀、燃油箱恒溫系統(tǒng)、機油箱恒溫系統(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電流、轉(zhuǎn)矩大小、發(fā)動機的油門開度。

2.4 發(fā)動機臺架試驗室的結(jié)構(gòu)

學校實驗室采用圖3的布局。實驗室用于教學使用，主要進行《發(fā)動機性能試驗方法》中規(guī)定的常規(guī)性能試驗，及與專業(yè)課程相關的發(fā)動機檢測等試驗，試驗任務不是很復雜，采用一個試驗臺架，再配備一個控制室足以滿足教學要求。

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

2.5 發(fā)動機臺架基礎的布置方案

臺架基礎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考慮到所有測試儀器設備的放置，由于教學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行試驗的正確性。同時在具體設計時，應該注意工作室與控制室的方位和大小，以達到最優(yōu)的實驗條件。

3 結(jié)語

本實驗室測試設備先進、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)進行實時處理，測量參數(shù)也夠多。ECK500控制儀可以與打印機相連，能夠打印出實驗數(shù)據(jù)以供分析。實驗室功能完善，不僅能進行一些發(fā)動機常規(guī)性試驗，還可以進行與專業(yè)課相關的試驗，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