一种转矩和转速双参数同步复现的功率测量装置的制作方法

本发明属于计量测试技术领域，涉及一种转矩和转速双参数同步复现的功率测量装置。

背景技术：

功率参数是发动机最核心的性能参数之一，而功率测量装置是发动机功率校准的核心设备，目前国内发动机功率参数的校准是通过对转矩和转速参数进行分别校准的方式来完成的，转矩参数的校准大多采用力臂机构上吊挂砝码的方式直接对功率测量装置配套的转矩传感器进行校准，校准转矩的加力点与功率测量装置实际转矩的输入点位置不同，校准结果存在较大误差。

技术实现要素：

针对现有功率测量装置不足：(1)、功率测量装置校准需分别对转速与转矩参数进行单独校准，得出的功率值并非真实工作状态下的功率值；(2)、功率测量装置中转矩传感器需要移走利用标准扭矩机进行校准。本发明公开的一种转矩和转速双参数同步复现的功率测量装置要解决的技术问题是：提供一种转矩和转速双参数同步复现的功率测量装置，能够在功率测量装置原位上校准转矩传感器，同步复现发动机输出的转矩和转速，然后通过计算得出实时有效功率，能够提升功率测试的准确性和试验效率，客观准确地评价被测发动机的性能，以满足越来越多发动机功率实时校准的需求。

所述的同步复现指同时测量和校准转矩、转速两个参数，不需要单独移除转矩传感器进行校准。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明公开的一种转矩和转速双参数同步复现的功率测量装置，包括脉冲编码器、定子、力臂杠杆、砝码、加载电机、转矩传感器、被测对象、驱动电机。

脉冲编码器固定安装在加载电机主轴上；

脉冲编码器安装在加载电机主轴上，与主轴同步旋转，用于实时获取主轴的转速n。

定子为加载电机的外壳，力臂杠杆水平对称连接在定子的轴线上，力臂杠杆下端垂直挂载砝码；

所述的定子、力臂杠杆和砝码存在下述关系：

力臂杠杆一端固定连接定子，一端挂载砝码，使定子产生力矩m，力臂杠杆长度l固定不变，通过调节砝码重量m产生可调转矩参数，符合如下公式：

t＝m＝mgl(1)

t为作用在主轴上的转矩，m为作用在定子上的力矩，g为当地重力加速度。

作为优选，设定为g＝9.80665m/s²。

转矩传感器、被测对象、驱动电机通过挠性联轴器安装在与加载电机同一轴线上；

通过对定子施加的转矩原位校准转矩传感器，经过校准的转矩传感器能够在主轴旋转时，实时读取主轴的转矩参数t。

被测对象的功率参数p是通过对转矩t、转速n参数测量而间接计算获得的，符合如下公式：

式中，通过准确的对转矩t、转速n实现同步原位测量，便获得精确的实时有效功率值。

本发明公开的一种转矩和转速双参数同步复现的功率测量装置的工作方法，基于所述一种转矩和转速双参数同步复现的功率测量装置实现，包括如下步骤：

第1步：加载电机、转矩传感器、被测对象、驱动电机通过挠性联轴器安装与加载电机主轴保持在同一轴线上；

第2步：加载电机带动主轴旋转；

第3步：脉冲编码器固定于主轴末端，主轴旋转时，通过脉冲编码器监测转速参数n；

第4步：在力臂杠杆上加载砝码能够产生转矩参数，并能够作为标准值对转矩传感器和被测对象进行转矩校准。

第5步：通过对定子施加的转矩原位校准转矩传感器，经过校准的转矩传感器能够在主轴旋转时，实时读取主轴的转矩参数t。

第6步：主轴旋转时，同步得到转矩t和转速n双参数，通过公式(2)计算得到实时有效功率p。

所述的脉冲编码器工作方法为，通过光电转换将主轴旋转的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出，用以计算当前转速参数和负反馈。

有益效果：

1、本发明公开的一种转矩和转速双参数同步复现的功率测量装置，采用力臂和砝码与加载电机相结合的形式，能够实现转矩传感器的工作状态即校准状态的原位校准，比现有的离线校准方式更合理准确。

2、现有的功率测量装置校准需要分别进行转速和转矩双参数校准，本发明公开的一种转矩和转速双参数同步复现的功率测量装置，能够直接同步原位实时校准转速和转矩双参数，工作效率更高；

3、本发明公开的一种转矩和转速双参数同步复现的功率测量装置，能够同步实时获得校准过的转速和转矩参数，进行实时有效功率的计算，比现有有效功率值计算更加准确可信；

4、本发明公开的一种转矩和转速双参数同步复现的功率测量装置，结构简单稳定，有利于后期维护和更换。

附图说明

图1为本发明具体实时方式中一种转矩和转速双参数同步复现的功率测量装置结构示意图；

其中，1—脉冲编码器、2—定子、3—力臂杠杆、4—砝码、5—加载电机、6—转矩传感器、7—被测对象、8—驱动电机。

图2为转矩和转速双参数同步测量流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。

实施例1：

如图1所示，本实施例公开的一种转矩和转速双参数同步复现的功率测量装置，包括脉冲编码器1、定子2、力臂杠杆3、砝码4、加载电机5、转矩传感器6、被测对象7、驱动电机8。

脉冲编码器1固定安装在加载电机5主轴上；

所述的脉冲编码器1与在加载电机5存在下述关系：

脉冲编码器1安装在加载电机5主轴上，与主轴同步旋转，用于实时获取主轴的转速n。

定子2为加载电机5的外壳，力臂杠杆3水平对称连接在定子2的轴线上，力臂杠杆3下端垂直挂载砝码4；

所述的定子2、力臂杠杆3和砝码4存在下述关系：

力臂杠杆3一端固定连接定子2，一端挂载砝码4，使定子2产生力矩m，力臂杠杆3长度l固定不变，通过调节砝码4重量m产生可调转矩参数，符合如下公式：

t＝m＝mgl(1)

t为作用在主轴上的转矩，m为作用在定子2上的力矩，g为当地重力加速度，设定为g＝9.80665m/s²。

转矩传感器6、被测对象7、驱动电机8通过挠性联轴器安装在与加载电机5同一轴线上；

所述的转矩传感器6存在下述关系：

通过对定子2施加的转矩原位校准转矩传感器6，经过校准的转矩传感器6能够在主轴旋转时，实时读取主轴的转矩参数t。

被测对象7的功率参数p是通过对转矩t、转速n参数测量而间接计算获得的，符合如下公式：

式中，通过准确的对转矩t、转速n实现同步原位测量，便获得精确的实时有效功率值。

如图2所示，本实施例公开的一种转矩和转速双参数同步复现的功率测量装置的工作方法，包括如下步骤：

第1步：加载电机5、转矩传感器6、被测对象7、驱动电机8通过挠性联轴器安装与加载电机5主轴保持在同一轴线上；

第2步：加载电机5带动主轴旋转；

上述操作中，加载电机5带动主轴旋转，转速n＝5000rpm。

第3步：脉冲编码器1固定于主轴末端，主轴旋转时，可以监测转速参数n，得到n＝5000rpm；

第4步：在力臂杠杆3上加载砝码4可以产生转矩参数，并作为标准值对转矩传感器6和被测对象7进行转矩校准。

上述操作中，完成对转矩传感器6的校准工作，转矩传感器6各项指标正常。

第5步：主轴旋转时，转矩传感器6可以直接监测转矩参数t，得到主轴转矩t＝500n·m；

第6步：主轴旋转时，同步得到转矩t和转速n双参数，根据(2)式计算得到实时有效功率p＝261.8kw。

以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。