浮动电机式发动机瞬态动态试验两用测功机及其两用方法与流程

本发明属于发动机试验技术领域，具体涉及一种浮动电机式发动机瞬态动态试验两用测功机及其两用方法。

背景技术：

测功机是用来测量发动机、电动机等的扭矩、转速等参数的一种装置，是发动机开发试验中必不可少的试验设备。传统的测功机仅仅用于进行扭矩、转速等一般参数的测量，只能测试发动机本身的参数，且一般均为单一模式(一般为瞬态或稳态)测试用测功机。随着技术的发展及对缩短开发周期的需求，一方面需要对发动机的瞬态、稳态性能进行测试，另一方面，需要在台架上对发动机所要匹配的整车(摩托车、汽车)性能(车速、加速性能等)进行模拟，由于传统的测功机无法在台架上准确地模拟整车惯量，所以传统的测功机无法满足此要求，而动态模拟测功机又不能很好地进行发动机瞬态性能试验。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种浮动电机式发动机瞬态动态试验两用测功机，其设计合理，实现方便且成本低，安装使用方便，能够进行瞬态试验和动态模拟试验两种模式的发动机试验，功能完备，工作可靠性和稳定性高，实用性强，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种浮动电机式发动机瞬态动态试验两用测功机，其特征在于：包括底座以及固定连接在底座上的第一传动轴轴承支撑、第二传动轴轴承支撑、第一电机轴承支撑和第二电机轴承支撑，所述第一传动轴轴承支撑和第二传动轴轴承支撑上安装有传动轴，所述传动轴的一端连接有传动轴发动机联轴器，所述传动轴的另一端连接有传动轴电机联轴器，位于第一传动轴轴承支撑和第二传动轴轴承支撑之间的一段传动轴上套装有飞轮轴，所述传动轴上连接有用于在进行发动机瞬态试验时将飞轮轴与传动轴断开连接、并在进行发动机动态模拟试验时将飞轮轴与传动轴连接的传动轴与飞轮轴连接器，所述底座上固定连接有用于支撑安装飞轮轴的第一飞轮轴轴承支撑和第二飞轮轴轴承支撑，位于第一飞轮轴轴承支撑和第二飞轮轴轴承支撑之间的一段飞轮轴上通过飞轮涨紧套连接有惯性飞轮；所述第一电机轴承支撑和第二电机轴承支撑之间设置有悬浮在底座上方的测功机电机，所述测功机电机的两端输出轴分别安装在第一电机轴承支撑和第二电机轴承支撑上，所述测功机电机靠近传动轴一侧的输出轴上连接有电机主轴联轴器，所述电机主轴联轴器与传动轴电机联轴器固定连接，所述测功机电机远离传动轴一端的输出轴上连接有用于对测功机电机的转速进行测量的编码器，所述测功机电机的外壳上设置有一端与测功机电机的外壳固定连接、另一端与底座固定连接且用于对测功机电机的扭矩进行测量的拉压力传感器。

上述的浮动电机式发动机瞬态动态试验两用测功机，其特征在于：所述传动轴与飞轮轴连接器包括传动轴连接器、飞轮轴连接器和紧固螺栓，所述传动轴连接器包括中心设置有传动轴孔的传动轴连接器本体，所述传动轴连接器本体由一体成型的圆盘形部分和锥形部分组成，所述传动轴连接器本体的圆盘形部分设置有多个供紧固螺栓穿过的传动轴连接器通孔和多个用于螺纹连接紧固螺栓的传动轴连接器螺纹孔，所述传动轴连接器本体的圆盘形部分设置有传动轴连接器缺口；所述飞轮轴连接器包括中心设置有传动轴连接器连接孔和飞轮轴连接孔的飞轮轴连接器本体，所述飞轮轴连接器本体上设置有多个用于螺纹连接紧固螺栓的飞轮轴连接器螺纹孔，多个飞轮轴连接器螺纹孔的设置位置与多个传动轴连接器通孔的设置位置相对应，所述传动轴连接器连接孔为与传动轴连接器本体的锥形部分相配合的锥形孔，所述飞轮轴连接孔内设置有内花键；所述飞轮轴靠近传动轴与飞轮轴连接器的一端设置有与内花键相配合的外花键。

上述的浮动电机式发动机瞬态动态试验两用测功机，其特征在于：所述传动轴连接器通孔的数量、传动轴连接器螺纹孔的数量和飞轮轴连接器螺纹孔的数量均为四个，相应所述紧固螺栓的数量为四个，四个传动轴连接器通孔和四个传动轴连接器螺纹孔相互交错设置。

上述的浮动电机式发动机瞬态动态试验两用测功机，其特征在于：所述内花键和外花键均为矩形花键。

上述的浮动电机式发动机瞬态动态试验两用测功机，其特征在于：所述测功机电机为变频调速交流电机。

上述的浮动电机式发动机瞬态动态试验两用测功机，其特征在于：所述编码器为光电式编码器。

上述的浮动电机式发动机瞬态动态试验两用测功机，其特征在于：所述第二电机轴承支撑上固定连接有编码器保护罩。

本发明还公开了一种方法步骤简单、实现方便的浮动电机式发动机瞬态动态试验两用测功机的两用方法，其特征在于，该方法的具体过程为：

当将所述两用测功机用于进行发动机瞬态试验时，所述传动轴连接器的内表面与传动轴的外表面接触，将所述飞轮轴连接器向远离飞轮轴的方向移动，飞轮轴端部的外花键与飞轮轴连接孔内的内花键脱开，传动轴连接器本体的锥形部分的外锥面与传动轴连接器连接孔的内锥面相接触，将四个传动轴连接器通孔与四个飞轮轴连接器螺纹孔调整到同一轴线后，将四个紧固螺栓分别穿过四个传动轴连接器通孔后螺纹连接到四个传动轴连接器螺纹孔中，拧紧紧固螺栓，紧固螺栓施加给飞轮轴连接器的力通过传动轴连接器本体的锥形部分施加给传动轴连接器，传动轴连接器受力后传动轴连接器缺口间隙缩小，并使传动轴连接器的内表面紧贴在传动轴的外表面，使传动轴与飞轮轴连接器固定于传动轴上，并断开了飞轮轴与传动轴的连接；

当将所述两用测功机用于进行发动机动态模拟试验时，首先，拧出四个紧固螺栓，并将四个紧固螺栓拧到传动轴连接器螺纹孔中，拧紧四个紧固螺栓，则四个紧固螺栓端面的力施加到飞轮轴连接器端面，飞轮轴连接器端面施加给传动轴连接器的反作用力将传动轴连接器推离飞轮轴连接器，传动轴连接器缺口间隙变大，传动轴连接器从传动轴上松开，推动飞轮轴连接器向靠近飞轮轴的方向移动，直至飞轮轴端部的外花键与飞轮轴连接孔内的内花键完全结合，使传动轴与飞轮轴连接器将飞轮轴与传动轴连接起来；然后，将四个传动轴连接器通孔与四个飞轮轴连接器螺纹孔调整到同一轴线后，将四个紧固螺栓分别穿过四个传动轴连接器通孔后螺纹连接到四个传动轴连接器螺纹孔中，拧紧紧固螺栓，紧固螺栓施加给飞轮轴连接器的力通过传动轴连接器本体的锥形部分施加给传动轴连接器，传动轴连接器受力后传动轴连接器缺口间隙缩小，并使传动轴连接器的内表面紧贴在传动轴的外表面，使传动轴与飞轮轴连接器固定于传动轴上；传动轴转动时，能够带动飞轮轴和惯性飞轮一起转动。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明浮动电机式发动机瞬态动态试验两用测功机的结构简单，体积小，设计合理，实现方便且成本低。

2、本发明的浮动电机式发动机瞬态动态试验两用测功机，能够进行瞬态试验和动态模拟试验两种模式的发动机试验，且两种模式的使用切换简单方便。

3、本发明的浮动电机式发动机瞬态动态试验两用测功机，当进行发动机动态模拟试验时，系统的旋转惯量由惯性飞轮惯量、飞轮轴惯量、传动轴惯量、测功机电机旋转部分惯量、联轴器惯量、电模拟惯量等组成，便于灵活方便地模拟整车(汽车、摩托车)运动惯量，解决了现有测功机在发动机台架不能正确进行整车惯量模拟的难题；当进行发动机瞬态试验时，由于没有惯性飞轮惯量、飞轮轴惯量，系统惯量大大减少，能较好地进行瞬态性能试验，功能完备。

4、本发明的浮动电机式发动机瞬态动态试验两用测功机，惯性飞轮与飞轮轴通过飞轮涨紧套连接，固定方式简单可靠；飞轮轴与传动轴通过传动轴与飞轮轴连接器连接或脱开，便于拆装。

5、本发明浮动电机式发动机瞬态动态试验两用测功机的工作可靠性和稳定性高。

6、本发明浮动电机式发动机瞬态动态试验两用测功机的两用方法步骤简单，实现方便。

7、本发明的实用性强，实现成本低，使用效果好，便于推广使用。

综上所述，本发明的设计合理，实现方便且成本低，安装使用方便，能够进行瞬态试验和动态模拟试验两种模式的发动机试验，功能完备，工作可靠性和稳定性高，实用性强，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明浮动电机式发动机瞬态动态试验两用测功机的结构示意图。

图2为本发明传动轴与飞轮轴连接器的结构示意图。

图3为本发明传动轴连接器的结构示意图。

图4为图3的左视图。

图5为本发明飞轮轴连接器的结构示意图。

图6为图5的右视图。

图7为图5的左视图。

图8为本发明飞轮轴的结构示意图。

图9为图8的左视图。

附图标记说明:

1—传动轴发动机联轴器； 2—第一传动轴轴承支撑；

3—传动轴； 4—传动轴与飞轮轴连接器； 4-1—传动轴连接器；

4-11—传动轴连接器本体； 4-12—传动轴连接器通孔；

4-13—传动轴连接器缺口； 4-14—传动轴孔；

4-15—传动轴连接器螺纹孔； 4-2—飞轮轴连接器；

4-21—飞轮轴连接器本体； 4-22—飞轮轴连接孔；

4-23—传动轴连接器连接孔； 4-24—内花键；

4-25—飞轮轴连接器螺纹孔； 4-3—紧固螺栓；

5—飞轮轴； 5-1—外花键； 6—第一飞轮轴轴承支撑；

7—飞轮涨紧套； 8—惯性飞轮； 9—第二飞轮轴轴承支撑；

10—第二传动轴轴承支撑； 11—传动轴电机联轴器；

12—电机主轴联轴器； 13—测功机电机； 14—拉压力传感器；

15—编码器； 16—底座； 17—第一电机轴承支撑；

18—第二电机轴承支撑； 19—编码器保护罩。

具体实施方式

如图1所示，本发明的浮动电机式发动机瞬态动态试验两用测功机，包括底座16以及固定连接在底座16上的第一传动轴轴承支撑2、第二传动轴轴承支撑10、第一电机轴承支撑17和第二电机轴承支撑18，所述第一传动轴轴承支撑2和第二传动轴轴承支撑10上安装有传动轴3，所述传动轴3的一端连接有传动轴发动机联轴器1，所述传动轴3的另一端连接有传动轴电机联轴器11，位于第一传动轴轴承支撑2和第二传动轴轴承支撑10之间的一段传动轴3上套装有飞轮轴5，所述传动轴3上连接有用于在进行发动机瞬态试验时将飞轮轴5与传动轴3断开连接、并在进行发动机动态模拟试验时将飞轮轴5与传动轴3连接的传动轴与飞轮轴连接器4，所述底座16上固定连接有用于支撑安装飞轮轴5的第一飞轮轴轴承支撑6和第二飞轮轴轴承支撑9，位于第一飞轮轴轴承支撑6和第二飞轮轴轴承支撑9之间的一段飞轮轴5上通过飞轮涨紧套7连接有惯性飞轮8；所述第一电机轴承支撑17和第二电机轴承支撑18之间设置有悬浮在底座16上方的测功机电机13，所述测功机电机13的两端输出轴分别安装在第一电机轴承支撑17和第二电机轴承支撑18上，所述测功机电机13靠近传动轴3一侧的输出轴上连接有电机主轴联轴器12，所述电机主轴联轴器12与传动轴电机联轴器11固定连接，所述测功机电机13远离传动轴3一端的输出轴上连接有用于对测功机电机13的转速进行测量的编码器15，所述测功机电机13的外壳上设置有一端与测功机电机13的外壳固定连接、另一端与底座16固定连接且用于对测功机电机13的扭矩进行测量的拉压力传感器14。

本实施例中，如图2所示，所述传动轴与飞轮轴连接器4包括传动轴连接器4-1、飞轮轴连接器4-2和紧固螺栓4-3。如图3和图4所示，所述传动轴连接器4-1包括中心设置有传动轴孔4-14的传动轴连接器本体4-11，所述传动轴连接器本体4-11由一体成型的圆盘形部分和锥形部分组成，所述传动轴连接器本体4-11的圆盘形部分设置有多个供紧固螺栓4-3穿过的传动轴连接器通孔4-12和多个用于螺纹连接紧固螺栓4-3的传动轴连接器螺纹孔4-15，所述传动轴连接器本体4-11的圆盘形部分设置有传动轴连接器缺口4-13。如图5、图6和图7所示，所述飞轮轴连接器4-2包括中心设置有传动轴连接器连接孔4-23和飞轮轴连接孔4-22的飞轮轴连接器本体4-21，所述飞轮轴连接器本体4-21上设置有多个用于螺纹连接紧固螺栓4-3的飞轮轴连接器螺纹孔4-25，多个飞轮轴连接器螺纹孔4-25的设置位置与多个传动轴连接器通孔4-12的设置位置相对应，所述传动轴连接器连接孔4-23为与传动轴连接器本体4-11的锥形部分相配合的锥形孔，所述飞轮轴连接孔4-22内设置有内花键4-24。如图8和图9所示，所述飞轮轴5靠近传动轴与飞轮轴连接器4的一端设置有与内花键4-24相配合的外花键5-1。

本实施例中，所述传动轴连接器通孔4-12的数量、传动轴连接器螺纹孔4-15的数量和飞轮轴连接器螺纹孔4-25的数量均为四个，相应所述紧固螺栓4-3的数量为四个，四个传动轴连接器通孔4-12和四个传动轴连接器螺纹孔4-15相互交错设置。

本实施例中，所述内花键4-24和外花键5-1均为矩形花键。

本实施例中，所述测功机电机13为变频调速交流电机。

本实施例中，所述编码器15为光电式编码器。

如图1所示，本实施例中，所述第二电机轴承支撑18上固定连接有编码器保护罩19。

本发明的发动机瞬态试验与发动机动态模拟试验两用测功机的两用方法，该方法的具体过程为：

当将所述两用测功机用于进行发动机瞬态试验时，所述传动轴连接器4-1的内表面与传动轴3的外表面接触，将所述飞轮轴连接器4-2向远离飞轮轴5的方向移动，飞轮轴5端部的外花键5-1与飞轮轴连接孔4-22内的内花键4-24脱开，传动轴连接器本体4-11的锥形部分的外锥面与传动轴连接器连接孔4-23的内锥面相接触，将四个传动轴连接器通孔4-12与四个飞轮轴连接器螺纹孔4-25调整到同一轴线后，将四个紧固螺栓4-3分别穿过四个传动轴连接器通孔4-12后螺纹连接到四个传动轴连接器螺纹孔4-15中，拧紧紧固螺栓4-3，紧固螺栓4-3施加给飞轮轴连接器4-2的力通过传动轴连接器本体4-11的锥形部分施加给传动轴连接器4-1，传动轴连接器4-1受力后传动轴连接器缺口4-13间隙缩小，并使传动轴连接器4-1的内表面紧贴在传动轴3的外表面，使传动轴与飞轮轴连接器4固定于传动轴3上，并断开了飞轮轴5与传动轴3的连接；

当将所述两用测功机用于进行发动机动态模拟试验时，首先，拧出四个紧固螺栓4-3，并将四个紧固螺栓4-3拧到传动轴连接器螺纹孔4-15中，拧紧四个紧固螺栓4-3，则四个紧固螺栓4-3端面的力施加到飞轮轴连接器4-2端面，飞轮轴连接器4-2端面施加给传动轴连接器4-1的反作用力将传动轴连接器4-1推离飞轮轴连接器4-2，传动轴连接器缺口4-13间隙变大，传动轴连接器4-1从传动轴3上松开，推动飞轮轴连接器4-2向靠近飞轮轴5的方向移动，直至飞轮轴5端部的外花键5-1与飞轮轴连接孔4-22内的内花键4-24完全结合，使传动轴与飞轮轴连接器4将飞轮轴5与传动轴3连接起来；然后，将四个传动轴连接器通孔4-12与四个飞轮轴连接器螺纹孔4-25调整到同一轴线后，将四个紧固螺栓4-3分别穿过四个传动轴连接器通孔4-12后螺纹连接到四个传动轴连接器螺纹孔4-15中，拧紧紧固螺栓4-3，紧固螺栓4-3施加给飞轮轴连接器4-2的力通过传动轴连接器本体4-11的锥形部分施加给传动轴连接器4-1，传动轴连接器4-1受力后传动轴连接器缺口4-13间隙缩小，并使传动轴连接器4-1的内表面紧贴在传动轴3的外表面，使传动轴与飞轮轴连接器4固定于传动轴3上；传动轴3转动时，能够带动飞轮轴5和惯性飞轮8一起转动。

本发明用于进行发动机瞬态试验与动态模拟试验时，将待试验发动机的输出轴与传动轴发动机联轴器1连接，当进行发动机动态模拟试验时，系统的旋转惯量由惯性飞轮8的惯量、飞轮轴5的惯量、传动轴3的惯量、测功机电机13旋转部分的惯量、传动轴发动机联轴器1的惯量、传动轴电机联轴器11的惯量、电机主轴联轴器12的惯量、电模拟惯量(电模拟惯量为通过外部控制器对测功机电机13的转速进行控制得到的惯量)等组成，便于灵活方便地模拟整车(汽车、摩托车)运动惯量，解决了现有测功机在发动机台架不能正确进行整车惯量模拟的难题；当进行发动机瞬态试验时，由于没有惯性飞轮8的惯量、飞轮轴5的惯量，系统惯量大大减少，能较好地进行瞬态性能试验，功能完备。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。