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Friday, May 25th

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能量吸收器的类型

 

弄懂能量吸收器的类型以及测功机的种类,搞明白它们之间的差异的类型将会有助于你了解它们的能力和局限。其中有些是年代比较久的设备,有的则是那些你会用来测量和开发自己的发动机的性能的设计。

普龙尼制动器测功机

这是一个很早 (1820) 设计,它将负载安装于发动机或机器上。早期的设计是把大型的木制摩擦块放置于旋转装置周围,譬如绞盘皮带轮、 飞轮、 或滑轮等。从十九世纪中期到后期,出现了几个版本的普龙尼制动器,并且它们被安装在各种应用程序中使用。绳索测功机被纳入了这一类别。

风扇测功机

这个仪器现在仍然在一些专业应用程序中使用。在航空领域,“棍状桨”是作为测试负载来使用的,它是不可调的(固定的桨距),作用是拆散新改建的飞机的发动机。然而,这个测试不会产生扭矩读数(该读数用于计算马力)。真正的风扇测功机有一个方法来测量扭矩。通过内联扭矩传感器或应变计检测引擎的负荷,变桨距飞机螺旋桨已被用于改变汽车发动机的扭矩。这并不是很受欢迎的一个解决方案,但有些仍然被使用着。

电涡流测功机

电涡流测功机在20世纪30年代发明,现在已经在全美范围内得到了使用。它使得非常精确的负荷控制和速度控制(RPM) 成为了可能。制造商声称RMP可控制在+/-1 至 2 RPM 之内。为了吸收大量功率,涡流必须具备稳定的惯性,因为有一个RPM 的限制,因此通常情况下,它被驱动的速度要低于发动机曲轴转速。当电涡流流吸收器在底盘测功机中使用时,这不是什么大问题。在现场应用中的大小型号是不同的,其变化从微小的分马力电机到石油钻机和起重机的巨大制动设备。涡流功率吸收器也常用于大型卡车、 商业的公交车,或者学校巴士上安装的附加的制动辅助器。由小型台架提供的一些非常小的电涡流使对小型的无线电遥控赛车和飞机引擎进行检验成为可能。当前涡流设计的许多优点之一是,在风冷和水冷配置中,它们可以运转。风冷的机组有最简单的应用程序,当它们将热量传递给周围的空气,并不需要水管装置。该功能也使得他们更为实惠。涡流吸收器的成本一般比同类的水力制动器要花费更多。

交流电力测功机

安装在此款测功机上的能量吸收器采取的是交流电(英文简称为:AC) 电机。这种设计的优点是吸收到的能量器可以消弭到当地的电网,同时一些花在测试中的钱通过向当地的电力和公用事业组织机构出售吸收到的能量来得到补偿。此类型在实际操作中更为复杂,为了完成摩擦功率的研究,它可也用于发动死火的发动机。交流电测功机是非常受欢迎的,当多个测试单元同时操作很长时间,将它连接到本地电网,有时是更具成本效益的。大多数性能开发人员很少会使用这种类型的测功机。然而它却更受原始设备制造商的欢迎。交流电力测功机具有相当高的转动惯量值,因为交流电机的旋转部件是非常沉重的,它们的直径通常非常大。此说明适用于任何交流电力测功机,它们能够吸收任何有意义的能量。举一个例子,功率为500 匹马力,6000 RPM的交流电吸收器,它的重量可能至少达到2000磅(约为907.2千克),同时做相同功的水力制动能量吸收器的重量可能只有约 150 到 200 磅(约为68千克到90.7千克)。

直流电力测功机

直流电(英文简称DC)能量吸收器只是一个大型的电动马达,但它有复杂的电力控制的要求。这些测功机共同点都是本质上是直流发电机或直流电动机,取决于它们的使用方法。直流电机的转动惯量值通常等于或高于交流电测功机。整机吸收器通常情况下要比同类的交流电吸收器更重,如果有相同的扭矩、功率和转速水平,它有较高的机械惯量

交流/直流测功机

当你使用它的时候,它不会发出喇叭鸣音。这种专业的设计使用直流电部分来驱动汽车发动机或底盘测功机,交流电的部分来驱动能量的吸收。它们大受初始设备制造商的欢迎(他们花费在测试部件的成本达到数以百万计美元)。交流电/直流电测功机体积庞大,并且拥有很高的机械惯量。在使用时可作为一个动态包或驱动包,它们也提供了优良的发动机转速和扭矩的控制功能。由于花费昂贵,这些能量吸收器通常只用于研发。在几分之一秒内,交流/直流电测功机的变化一般可以从完整的的驱动到完整的驾车模式。通常,这些部件的操作可以按顺时针方向或逆时针方向进行。电力测功机吸收器的花费是同类水力制动器的10到12倍。

水力制动测功机

这种类型的功率吸收器的价格是最便宜的,同时它还保持良好的控制特性。一个不错的水制动系统在稳定状态测试中可以将发动机转速控制到+/-5 RMP这个区间。这个能量吸收器就其高性能的应用程序来说,是十分受欢迎的,通常用在产出能量为3至3000 Hp(或更多)的发动机上。工业用的版本处理的能量可能超过100000 Hp。如果控制系统功能正常,可以对水力制动测功机进行简单测试。在进水口、出水口,或在某些情况下同时对进水口和出水口操作,可以对它们实现控制。装配了直叶片的水力制动测功机吸收器可以进行顺时针和逆时针的旋转;角叶片式吸收器只能在一个方向运转。大多数国内(美国)的发动机是顺时针旋转下运行的(站在发动机前面的视角进行观察)。其他国家的设计,也包括飞机和机器发动机,通常情况下也是逆时针旋转的。

底盘测功机

底盘测功机是当下测试车辆驱动轮输出功率的最流行的方法——驱动轮功率是实际的可用的功率。此设备占用了很大的空间,因为它必须容纳整车并且需要附加相关的安全功能。1938 年,克莱顿工业公司在美国开始研制汽车底盘测功机。在摩托车应用程序中,当下底盘测功机非常受欢迎,1972 年成立的DynoJet研究公司把底盘测功机归于惯性测功机一类。在1992年或者1993年,DynoJet公司同样也把汽车底盘测功机推向了大众的视野。现如今,很多国内厂商生产底盘测功机,许多国际供应商也加入到生产底盘测功机的行列。吸收能量的方法各不相同——一些制造商使用水力制动,另一些制造商使用涡流,而很少有制造商使用交流电机。要考虑的类型要么是单滚筒、双滚筒,要么就是全轮驱动,可能是两者的组合形式。托辊类型的底盘测功机扭曲了驱动轮胎,因为轮胎也是功率吸收器,这就使得固态功率的数据更难维护。

拖拽式底盘测功机

顾名思义,这种设计是拖挂在被测试车辆之后而进行的。它常用在拖拉机的开发和评价过程,也可能用于有履带的车辆和铁路发动机。牵引底盘测功机对功率的测量是通过一个应变计来实现的,输出数据通常称为牵引杆拉力。这种测功机可以用数字表达力,能量可以被展示出来。它们的体积有大有小,是根据要测试车辆的类型来变化的。拖曳式测功机通常用于道路速度为5至60迈之间。一些拖曳式测功机仅用于越野。许多拖拽式测功机用履带来代替车轮,为的使履带走过的区域中把负载分散到变形的土壤中去。

惯性测功机

这种类型使用了固定的质量来作为系统的负载。没有控制系统的话,稳定状态负载的测试就不能进行;只有加速测试有可能在惯性测功机上进行,变化率总是随着功率的变化而发生变化。这些都是所有的设计中最简单的,因为它们只有几个部分,并没有控制系统,稍加培训就可以操作了。没有经过广泛的测试的前提下,惯性测功机不能被校准或验证以确定旋转的质量的实际惯量值。惯性测功机是 DYnoJet 研究(责任有限)公司的基础,其第一个产品是用于市场上摩托车底盘测试。运用相同的基本概念,该公司把发展方向拓展到了汽车底盘测功的应用上。

其他测功机

还有更多的测功机设计。包括传输测功机和驱动轴测功机、凸轮轴磨合测功机和气门结构测功机 (Spinton就是一个例子)、 水泵测功机,以及用来测试电机的测功机。有测试自行车(车手在上)的测功机,还有为跑步者,游泳者而设计的测功机。其中一些在美国科罗拉多州科罗拉多斯普林斯的奥林匹克训练中心例行使用,也在与培训和测试的运动员的其他地点使用。惯性测功机可以连接到另一个能量吸收器上,譬如水力制动吸收器或涡流吸收器上,目的是“修饰”惯性负载。这类额外的吸收器可以添加到惯性负载上,但是并不能降低它。这种类型的测功机的分类属于混合动力或专业应用的类别。

 

 

 

 

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