第九章 有效功率和转速、转距的测量课件.ppt

第九章 有效功率和转速、转矩的测量 主要内容 有效功率的计算 测功器的原理与类型 测功器的选用原则及测量误差 转矩的测量（转矩仪） 转速的测量 9.1 内燃机的有效功率 一、功率和转矩、转速的关系 功率和转速、转矩是表征发动机动力性能的重要指标 。 发动机通过飞轮对外输出的功率称为有效功率，用Pe表示，单位为kW 发动机通过飞轮对外输出的转矩称为有效转矩，用Te表示，单位为N·m 内燃机飞轮端带负载达到稳定转速。 将飞轮受力简化为边缘受到负载的抵抗力F。此时转速为n，相应的曲轴旋转的角速度为ω。 则输出功率： 而： 将2带入1，得到： 将3的单位化成kW则有： 简化上式则有： 这个公式就是我们测量内燃机有效功率的根本依据。 有效功率的测量是间接测量，得到有效功率的前提是测量到转矩Te和转速n。 转速的测量常见的测量方法是使用各种转速传感器，如：磁电转速传感器、光电转速传感器和霍尔转速传感器等等。 Te的测量是如何实现的呢？在实验室内燃机台架试验中，通常是使用测功器来测量Te。 9.2 测功器的工作原理和类型 一、测功器的目的 根据有效功率的公式： 测功器的目的就是要准确测量到Te和n的值。 二、测功器的基本工作原理和类型 1.基本工作原理 内燃机不带负载情况下是没有功率而言的（飞轮其实是内燃机自身带的负载）。对外做功输出转矩必须要带载。因此测量转矩Te就要人为的给内燃机加上一个负载，而测功器就起到这个负载的作用。 而通常情况下，测功器的负载量是可以调节的，这样就可实现内燃机在不同工况下有效功率的测量。 基本原理：根据测功器作用力矩与测功器反作用力大小相等、方向相反的原理来测量转矩的 2.结构组成 测功器一般由制动器、测力机构和测速装置等几部分组成。通常测速装置也可以独立出去，而称测速装置以外的部分为测功器。 制动器——调节内燃机的负载，并把从内燃机输出轴输出的功率转化为其他形式的能量，如热能或电能。 测力机构——用来测量Te 测速机构——用来测量n 为了适应测力机构的读数方便，公式 通常被写成： 如果把L设计成为L=0.9550m，则K=10000，上式大大简化。 3.测功器的分类 测功器是按照制动器的工作原理进行分类的。 4.测功器应满足的要求 (1)在内燃机全部转速和负荷范围内能正常运转 (2)能平顺而又精细的调节负载 (3)能足够准确的测量负载 (4)操作简单，安全可靠 三、机械测功器（了解） 1.工作原理 利用机械摩擦 曲轴 – 制动鼓/轮 – 闸片或皮带 – 旋臂装置 – 测力装置 2.固有特性和工作范围 固有特性：测功器在某一调节位置下，测功器转速与其吸收转矩或吸收功率之间的关系。 Temax、Pemax、nmax 由于工作范围小，测量精度低，摩擦系数不能保持恒定，工作不稳定。—— 很少使用 四、水力测功器（应该掌握） 1.工作原理和结构 利用水为工作介质 水力测功器由主机部分、测力机构、测速机构、进水管件、水门执行机构、校正装置等部件组成 曲轴 – 转子 – 水 – 外壳 – 旋臂 – 测力装置 根据转子 – 水 – 外壳的作用方式可分为：圆盘式、叶轮式、涡流式和销钉式结构（结构区别） i. 涡流式/凹坑式 （例如启动测功器厂YP系列水力测功器） 其主结构是由一架于滚动轴承上可摆动的外壳和架于主轴上的转子组成。（动力机械的输出功率转变成热量消耗掉 ） 水力测功器工作时，水箱里的水进入左右环形腔，流入涡流室，发动机带动测功器主轴旋转，水在涡流室内作强烈的涡流运动，产生很大的动能，作用于定子，而左右两定子与外壳相联。因此发动机输出的扭矩通过水的作用，从转子传递到摆动的壳体上，在由力臂将力作用与拉压力传感器。 水门执行机构由出水管组件、蝶形排水阀、电控执行器及同步步形带等见组成，可以由控制系统通过执行器对蝶形阀开度大小进行自动调节以改变排水量 测力机构采用拉压力传感器，转速测量采用非接触型转速传感器，传感器将受力和转速转换成电压信号，输入发动机控制系统，即可显示出转速、扭矩、功率等测定值。 主要特点： 转子、定子均采用不锈钢材料，凹坑式结构。 采用无接触密封技术。 通过控制排水蝶阀来改变内腔工作压力，从而改变吸收负载。 快速响应。因为通过改变排水阀的开度，内腔工作压力瞬间变化，通过电子控制仪器的自动闭环控制，可方便、迅速地稳定到所需要的负荷值。从一个工况到另一个工况的过渡时间为4秒。 体积小、安装容易、维护方便、使用寿命长。 适用范围广，功率型谱全。最小功率档为1～20kW，最大档可测试10000kW（国内引进的最大测试功率为35000kW）。 测试精度高，工作稳定可靠。 ii. 销钉式/柱销式（D系列水力测功器） 主体为销钉式结构。其工作原