| YP系列(壓力式)水力測功器 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 來源： 點(diǎn)擊數(shù)：38723次 更新時間：2024/2/4 9:27:21 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
一、概述 YP系列(壓力式)水力測功機(jī), 國外在60、70年代已廣泛使用。我國在85年通過許可證貿(mào)易, 引進(jìn)了西德策爾納(zoller)公司技術(shù), 開發(fā)生產(chǎn)該型號的先進(jìn)測功機(jī)。目前該工藝技術(shù)在國內(nèi)已經(jīng)成熟應(yīng)用于全系列產(chǎn)品生產(chǎn)。國際上，有英國弗魯特，美國的開恩公司。另外，國內(nèi)有兩家通過仿造，也已小批量生產(chǎn)這種系列產(chǎn)品。我公司通過消化、吸收國外技術(shù)，進(jìn)行全新優(yōu)化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)，可提供全系列產(chǎn)品。
YP系列水力測功機(jī)共有12個規(guī)格，均采用電動排水蝶閥控制。即通過改變蝶閥的開度來改變吸收功率的大小。制動功率范圍從20KW到5900KW，品種齊全，國內(nèi)外用戶根據(jù)自己發(fā)動機(jī)功率范圍選擇合適的機(jī)型選購。
該產(chǎn)品主要用來檢測各種柴油機(jī)、汽油機(jī)、電動機(jī)等動力機(jī)的有效功率。是動力機(jī)特性試驗(yàn)、傳動機(jī)械的效率試驗(yàn)中不可缺少的測試設(shè)備。
該產(chǎn)品基本型為單方向測試，用戶如需同時雙向試驗(yàn)訂貨時請?zhí)岢鲆蠛螅夜窘o予專門定制。
二、技術(shù)規(guī)范
1．主要特點(diǎn) 2．測量性能指標(biāo)
3.技術(shù)參數(shù)
本表單位：mm
4． 特性曲線
三、測功機(jī)的結(jié)構(gòu)
YP型水力測功機(jī)主要由機(jī)體部件、測力機(jī)構(gòu)部件、進(jìn)排水部件、校正部件、電動排水閥部件、自動調(diào)節(jié)裝置部件和潤滑部件等組成。見圖二（a）、（b）。
圖二（b）Y880-S、Y1900-S、Y3300-S水力測功機(jī)外形示意圖 1、機(jī)體部件 2、測功部件 3、潤滑部件 4、進(jìn)排水部件 5、校正部件 6、自動調(diào)節(jié)裝置部件
圖三（a）YP1900機(jī)體部件結(jié)構(gòu)示意圖 1、底座 2、左右軸承座 3、主軸部件 4、聯(lián)軸節(jié) 5、軸承壓板 6、骨架油封 7、軸套 8.9、雙金屬軸套 10、左右軸承外殼 11、左右側(cè)殼 12、螺塞 13、轉(zhuǎn)子 14、外殼 15、封水圈 16、測速齒輪 17、轉(zhuǎn)速傳感器 18、溢水管 19、旋塞
> 圖三（b）YP1900機(jī)體部件結(jié)構(gòu)示意圖 1、底座 2、軸承座 3、聯(lián)軸節(jié) 4、主軸部件 5、軸承殼 6、外殼 7、側(cè)殼 8、轉(zhuǎn)子 9、轉(zhuǎn)速傳感器 10、測速齒輪
2．測力機(jī)構(gòu)部件
測力機(jī)構(gòu)部件用于測定制動力，見圖四（a）、（b）。
主要由制動臂、拉壓力傳感器和活節(jié)螺栓等組成。機(jī)體部件所產(chǎn)生的制動力矩與制動臂上拉壓力傳感器的反力矩相平衡，由電子數(shù)字顯示儀器顯示制動力的大小。工作過程中為保護(hù)傳感器，在一端活節(jié)螺栓處加裝有尼龍圈或橡膠圈，起到緩沖作用，同時為防止運(yùn)輸中傳感器受振動后損壞，設(shè)有支撐固定保護(hù)裝置，在使用中須松開固定傳感器的螺栓，把活動板拉向一邊，無活動板的只要旋去螺栓即可。
圖四（a）YP20、YP60、YP120、YP250、YP380、YP520、YP660 測力機(jī)構(gòu)部件示意圖 1、制動臂 2、拉壓力傳感器 3、活節(jié)螺栓 4、支承座 5、保護(hù)罩 6、活動板 7、螺栓 
圖四（b）YP1900測力機(jī)機(jī)構(gòu)示意圖 1、制動臂 2、固定螺栓 3、活節(jié)螺栓 4、拉壓力傳感器
3、 進(jìn)排水部件
進(jìn)排水部件由進(jìn)水部件與排水部件組成。主要用于測功機(jī)工作時低溫水的進(jìn)入與高溫水的排出，見圖五（a）、（b）。
YP60、YP120、YP250、YP380、YP520、YP660型水力測功機(jī)的進(jìn)水部件由支架、管道、彎管組成，彎管與機(jī)體部件左右軸承外殼連接形成測功機(jī)的進(jìn)水管路。
排水部件由支架、管道、彎頭組成。彎頭與外殼連接形成測功機(jī)的排水管路。機(jī)體部件中甩水圈甩出的水經(jīng)溢水管流入底座后排出。
YP880、YP1200、YP1900、YP2500、YP3300、YP5900型測功機(jī)的進(jìn)水部件由進(jìn)水閥部件、進(jìn)水管等組成。排水部件由排水蝶閥、排水彎管、排水執(zhí)行器等組成。
圖五（a）Y1900進(jìn)排水部件示意圖
1、溢水管 2、透氣管 3、進(jìn)水部件（5、彎管 6、管道 7、支架）4、排水部件（8、支架 9、管道 10、彎頭）
圖五（b）Y880-S、Y1900-S、Y3300-S進(jìn)排水部件示意圖
1、溢水管 2、進(jìn)水部件 3、排水執(zhí)行器 4、排水蝶閥 5、排水彎管
4、 校正部件（靜校部件）
校正部件用來作為測功機(jī)靜校之用，見圖六。
它主要由校正臂、吊勾部件、吊桿、托盤及砝碼等組成。
測功機(jī)主軸中心到靜校臂三角刀口距離L值及砝碼總重量W見下表。
L及W值
圖六 校正部件示意圖
5、 電動排水閥部件
DPF電動排水閥部件用來自動控制排水閥的閥片開度位置，調(diào)正測功機(jī)內(nèi)腔壓力，使水環(huán)厚度隨之產(chǎn)生變化而改變工況，即改變吸收負(fù)荷的大小，見圖七。
主要由殼體、力矩電機(jī)、行星齒輪副、蝶閥、電位器等組成。與電控柜配套，可實(shí)現(xiàn)隔室操縱閥門開度。
YP60、YP120、YP250、YP380、YP520、YP660型水力測功機(jī)均采用此種形式來控制排水蝶閥。
圖七 DPF電動排水閥部件示意力圖 1、電位器 2、力矩電機(jī) 3、行星副 4、殼體 5、蝶閥
6、 自動調(diào)節(jié)裝置部件
自動調(diào)節(jié)裝置部件是通過排水執(zhí)行器來控制排水蝶閥的閥片開度位置，調(diào)節(jié)測功機(jī)內(nèi)腔壓力來改變負(fù)荷的大小，見圖八。
圖八 自動調(diào)節(jié)裝置部件示意圖 主要由排水執(zhí)行器、排水蝶閥、支承板、齒輪副等組成。 YP880、YP1200、YP1900、YP2500、YP3300、YP5900型水力測功機(jī)均采用此種形式來控制排水蝶閥。 YP880、YP1200、YP1900型測功機(jī)配我廠生產(chǎn)的YZ60A排水執(zhí)行器，YP2500、YP3300、YP5900型測功機(jī)配YZ20排水執(zhí)行器。
7、潤滑部件
潤滑部件主要用于測功機(jī)滾動軸承潤滑。
YP60、YP120、YP250、YP380、YP520、YP660型水力測功機(jī)潤滑部件均采用脂潤滑，其位置見圖二（a）�？捎脡毫佑推鳎ㄓ洼啠┲苯蛹幼L45-2鋰基潤滑脂，具體要求見附表4。
YP880、YP1200、YP1900、YP2500、YP3300、YP5900型水力測功機(jī)潤滑部件見圖二（b），根據(jù)用戶要求及不同工況可分別采用油霧潤滑、滴油潤滑及泵油潤滑。
（1）油霧潤滑
當(dāng)測功機(jī)在中高速工作時，可采用油霧潤滑。油霧潤滑主要由氣源、減壓閥、油霧器、氣管等組成。單臺測功機(jī)可采用V-01/10壓縮機(jī)作為氣源。測功機(jī)在開動之前，必須首先保證油霧系統(tǒng)正常工作。
油霧潤滑詳見油霧潤滑裝置使用說明書。
（2）滴油潤滑
當(dāng)測功機(jī)在偏低速工作時，可采用滴油潤滑方式，而不采用油霧潤滑或泵油潤滑。
如YP1900型水力測功機(jī)的工作轉(zhuǎn)速在2200r/min以下；YP3300 型水力測功機(jī)的工作轉(zhuǎn)速在1800r/min以下時，均可采用滴油潤滑。
（3）泵油潤滑
當(dāng)測功機(jī)在偏高轉(zhuǎn)速工況下，為了不使軸承溫度上升過高，可采用泵油潤滑。
泵油潤滑主要由泵站與進(jìn)出油路系統(tǒng)組成。
泵油潤滑必須先起動泵站，使測功機(jī)的軸承得到潤滑，才能開動測功機(jī)主機(jī)，加水進(jìn)行試驗(yàn)。泵油進(jìn)油壓力可通過LI-10節(jié)流閥調(diào)節(jié)，壓力控制在0.01～0.05Mpa范圍內(nèi)。建議只要滿足工況，壓力盡可能偏低些，以減小泄漏。
四、測功機(jī)的工作原理和功率計(jì)算
1、 工作原理
動力機(jī)通過聯(lián)軸節(jié)帶動測功機(jī)主軸上的轉(zhuǎn)子組件同步旋轉(zhuǎn)，攪動了工作腔中的水。由于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生離心力及轉(zhuǎn)子凹坑的作用，水在側(cè)殼與轉(zhuǎn)子凹坑之間產(chǎn)生強(qiáng)烈的水渦流，它給外殼一轉(zhuǎn)動力矩，使動力機(jī)的轉(zhuǎn)矩由轉(zhuǎn)子傳給外殼，裝在外殼殼體上的制動臂將隨著轉(zhuǎn)動一角度，從而將制動力傳給與制動臂連接的拉壓力傳感器，通過電子數(shù)顯裝置顯示其制動力的大小。
測功機(jī)通過電動排水閥控制蝶閥開度，或通過自動調(diào)節(jié)裝置控制排水執(zhí)行器，由排水執(zhí)行器控制蝶閥的開度，以改變測功機(jī)工作腔內(nèi)水的壓力來改變吸收功率的大小。同時測功機(jī)的轉(zhuǎn)速可由測速傳感器測得，在電子顯示儀器上顯示出來。
由于是壓力控制式水力測功機(jī)，又是通過改變蝶閥開度來調(diào)整工作腔壓力的，整個過程必須是自動閉環(huán)控制系統(tǒng)，故壓力式Y(jié)P型測功機(jī)必須配備具有自動控制功能的電控柜才能運(yùn)行工作。
2、 計(jì)算
（1）功率計(jì)算
由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保證，當(dāng)靜校臂長為973.8mm時，測功機(jī)的有效功率可用下列簡易公式來計(jì)算：
P= F n/ 10000 (千瓦)
式中：F---負(fù)荷（牛頓）
n---轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）
（2）扭矩計(jì)算
M=F．L (牛．米)
式中：F---負(fù)荷（牛頓）
L---計(jì)算臂長為0.9549(米)
五、測功機(jī)的供水系統(tǒng)
測功機(jī)的供水可用循環(huán)供水系統(tǒng)。采用高位穩(wěn)壓水箱供水或低位穩(wěn)壓水箱加管道泵增壓供水。一般北方室內(nèi)水箱即采用低位穩(wěn)壓水箱加管道泵的形式（見圖八）。
測功機(jī)進(jìn)水口處進(jìn)水壓力可大于等于0.05MPa，一般為0.05～0.15MPa, 當(dāng)測功機(jī)在滿水線上工作時，要求供水壓力高些；低于滿水線工作時，水壓可低些。供水壓力應(yīng)保持穩(wěn)定，壓力波動的范圍為±5KPa。測功機(jī)工作時，供水壓力的高低，直接影響測功機(jī)側(cè)殼與轉(zhuǎn)子凹坑工作腔的氣蝕程度。
測功機(jī)工作過程中，進(jìn)水不能間斷。進(jìn)水量大約在每千瓦小時20公升左右，排水溫度不能超過70℃，一般經(jīng)濟(jì)排水溫度在55～60℃之間。
循環(huán)供水系統(tǒng)主要由散熱水池、水泵、穩(wěn)壓水箱、進(jìn)排水連接管路、水壓表、閥門等組成。水池的容積應(yīng)考慮散熱和測量最大功率的耗水量，并有一定的富余量以補(bǔ)償循環(huán)過程中水的耗散，在條件許可的情況下，建議盡量加大水池容積。水箱的容積應(yīng)考慮最大耗水量時的穩(wěn)壓供水（耗水量見技術(shù)參數(shù)表）。在水泵供水大于測功機(jī)的最大功率的耗水量時，穩(wěn)壓水箱的容積可推薦為2～5 M3 左右，耗水量小的可取較小值，耗水量大的可取較大值。水池的容積一般為水箱容積的5倍左右。有條件的話，可盡量大一些。 進(jìn)、排水管口徑應(yīng)適應(yīng)測功機(jī)進(jìn)排水口口徑的要求。 進(jìn)水管路上應(yīng)串接一只閘閥和一只水壓表。閘閥用于調(diào)節(jié)進(jìn)水壓力，對于固定的發(fā)動機(jī)型，一般一次調(diào)定后就不再動了，故該閘閥可裝在任何方便的位置，而測功機(jī)進(jìn)水管上的球閥則用于啟閉供水。 排水管路一般取比進(jìn)水管路更大的通徑。排水管可用陶土管通向水池，使之循環(huán)。若用戶水源豐富亦可排入下水道。排水管路應(yīng)注意兩個問題，一是排水不能與溢水管相串通，以防排水壓力過高向溢水管反向灌水；二是排水管道如不通暢，會造成背壓過大，影響測功機(jī)正常測試。因此，管路安排應(yīng)盡可能短且彎頭要少。 循環(huán)水經(jīng)除垢器后作為測功機(jī)進(jìn)水，將減少測功機(jī)內(nèi)水垢的形成。如無水質(zhì)處理設(shè)備，允許用自來水或清潔的河水，但不得有泥沙等雜質(zhì)混入。不宜使用海水�？筛鶕�(jù)不同地區(qū)的水的PH值是否偏高而考慮是否需要安裝除垢器。
圖九 供水系統(tǒng)示意圖
六、測功機(jī)的安裝
1、 臺架基礎(chǔ)
試驗(yàn)臺臺架基礎(chǔ)用于安裝測功機(jī)和發(fā)動機(jī)�；A(chǔ)設(shè)計(jì)好壞將對試驗(yàn)質(zhì)量產(chǎn)生很大影響，在臺架基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時，應(yīng)注意考慮以下幾個方面。
（1）試驗(yàn)臺應(yīng)靠近有水源的一邊，基礎(chǔ)與墻壁距離不少于1.5米，并應(yīng)注意使測功機(jī)離開墻壁距離留有校正臂的安放位置。整個試驗(yàn)室要求通風(fēng)好，光線足，照明設(shè)備符合規(guī)定要求。
（2）臺架基礎(chǔ)應(yīng)有足夠的質(zhì)量，以使試驗(yàn)臺的振動降至最低限度。地基基礎(chǔ)用高于90號混凝土澆注，配料按體積為1份水泥：2.5份黃沙：4份石子�；A(chǔ)的澆注應(yīng)考慮到被測對象，使安裝好的測功機(jī)能試驗(yàn)各種型號的動力機(jī)�；A(chǔ)上的地腳螺栓位置可按圖十施工。（圖十為水力測功機(jī)安裝地基圖）
（3）應(yīng)采取有效的隔振措施，減少試驗(yàn)臺振動能量向外界傳遞。簡單的辦法是在混凝土基礎(chǔ)下面墊一層黃沙，并在基礎(chǔ)四周開200mm寬、800mm深的防震槽，用木屑或爐渣充填，瀝青蓋頂。
（4）地下埋線管應(yīng)在澆注混凝土前進(jìn)行，動力機(jī)排氣管如安裝在地下時，則應(yīng)和線管相距0.5米以上。
2、測功機(jī)的安裝
在緊固地腳螺栓前需用水平儀校正測功機(jī)在兩個互相垂直方向的水平，其安裝精度為1/1000，以保證測功機(jī)測試的靈敏度和正確性。
3、動力機(jī)的安裝
動力機(jī)應(yīng)按動力機(jī)安裝要求進(jìn)行。對一些常變換動力機(jī)型號的臺架，動力機(jī)最好安裝在三個自由度均可變位的附件支架上（我廠有此產(chǎn)品供應(yīng)），使安裝和調(diào)整更方便。發(fā)動機(jī)安裝油門執(zhí)行器時，要確保發(fā)動機(jī)調(diào)速手柄行程在油門執(zhí)行器行程之內(nèi)。
4、聯(lián)接
測功機(jī)與動力機(jī)連接，應(yīng)采用萬向聯(lián)軸器或彈性聯(lián)軸器。當(dāng)使用剛性聯(lián)軸接時，應(yīng)特別注意二軸安裝的同軸度，一般要求同軸度在Φ0.05mm以內(nèi)。
無論哪種連接方式，都要盡可能減少作用于測功機(jī)上的附加力矩和軸向力，以免引起發(fā)熱或發(fā)生設(shè)備、人生事故，從而無法正常測試。建議在靠近測功機(jī)端加裝一輔助支座，為一種較好的方法。
在出廠試驗(yàn)中，測功機(jī)作為負(fù)載，不考慮功率的損失，或者說，測試精度要求不太高的情況下，小型動力機(jī)與測功機(jī)的連接，采用皮帶柔性傳動或胎型彈性聯(lián)軸器也是可行的。
圖十 水力測功機(jī)安裝地基圖
安裝地基尺寸、進(jìn)排水口徑及位置見表。 YP型水力測功機(jī)安裝地基尺寸及測功機(jī)底座溢排水口位置一覽表
YP型水力測功機(jī)進(jìn)排水口徑及位置一覽表
本表未注單位：毫米。
七、測功機(jī)的校正
靜校臂一般設(shè)計(jì)制作為973.8mm。使砝碼盤上放1公斤砝碼，相應(yīng)顯示10牛頓；2公斤顯示20牛頓．．．．．．。
由于結(jié)構(gòu)原因，如臂長放大或縮小一定的倍數(shù)值，則顯示值也應(yīng)相應(yīng)放大或縮小同樣的倍數(shù)。
具體操作如下：
1、安裝靜校工具：校正臂、掛籃；
2、儀器數(shù)字標(biāo)定請閱讀EMC900控制儀說明書進(jìn)行校正操作；
3、校正結(jié)束請拆除校正工具；
4、必須重新啟動EMC900控制儀，待100秒倒計(jì)時結(jié)束方可正常使用。
八、測功機(jī)的使用
1、開機(jī)前
（1） 松開傳感器保護(hù)裝置的螺栓，使定子呈自由狀態(tài)。
（2） 檢查聯(lián)軸節(jié)與主軸的聯(lián)接情況。
（3） 檢查動力機(jī)與測功機(jī)的同軸度。
（4） 檢查進(jìn)、出水管道系統(tǒng)的聯(lián)接及流通情況。
（5） 外表擦洗干凈，各潤滑點(diǎn)加注潤滑油，并轉(zhuǎn)動主軸，檢查轉(zhuǎn)子與其它部件是否有碰撞和轉(zhuǎn)動不靈活等現(xiàn)象。
（6） 校正符合要求。
（7） 全開排水蝶閥（負(fù)荷最小位置）。
2、開機(jī)試驗(yàn)
（1） 開動動力機(jī)帶動測功機(jī)主軸以同一轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，待動力機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，即可進(jìn)行試驗(yàn)。
（2） 全開進(jìn)水閥，調(diào)節(jié)排水蝶閥開度大小，直到與動力機(jī)的工況相一致。
（3） 在做發(fā)動機(jī)外特性、調(diào)速特性、負(fù)荷特性及其它特性試驗(yàn)時，可選擇與測功機(jī)配套的電控柜控制的恒位置、恒扭矩、扭矩平方特性、恒轉(zhuǎn)速四種控制方式。
（4） 對于某些發(fā)動機(jī)，有時在一固定的測功機(jī)供水壓力下不能滿足全部工況點(diǎn)的試驗(yàn)要求，這可在不同的試驗(yàn)工況下適當(dāng)調(diào)節(jié)供水壓力。
3、試驗(yàn)結(jié)束
（1） 關(guān)閉進(jìn)水閥。
（2） 全開排水閥。
（3） 發(fā)動機(jī)在低速下運(yùn)行幾分鐘后停機(jī)。
（4） 旋轉(zhuǎn)傳感器保護(hù)裝置，使定子呈現(xiàn)鎖住狀態(tài)，傳感器不受力。
（5） 切斷與電控柜相連的電源。
（6） 停止?jié)櫥到y(tǒng)供油。
（7） 如較長時間不做試驗(yàn)，需把測功機(jī)底部放水閥打開，放去積水，有條件的話可旋開外殼上端螺塞（除YP1900 外）用壓縮空氣吹凈積水，螺塞位置見圖三(a)、(b)。
使用中為防止軸承進(jìn)水，請務(wù)必記�。。�！“先開機(jī)，后放水；先關(guān)水，后停機(jī)”的原則。保證測功機(jī)在轉(zhuǎn)動狀態(tài)下進(jìn)水，但又應(yīng)防止測功機(jī)在無水狀態(tài)下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時間過長而燒壞密封部件，（要求無水狀態(tài)工作時間不大于2分鐘）。
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