WSK型液力变矩器与变速器试验台架的设计与误差修正

(2)电 气 系 统 设 计。 电 器 系 统 主 要 包 括 电 机、变 频 器、开 关 柜、配 电 柜、工 控 机、转 矩 转 速 传 感 仪[1]、供 电 变 压 器 、整 流 器 、电 缆 等 。
电气系统中的试验动力系统用一台直流电动机加一 个 电 力 回 馈 加 载 控 制 器[2](试 验 DJZ 加 载 器),可 以 为 发 动机加载。这种电回馈加载器是利用发电机作为负载并 将发出的电能通过其加载及回馈控制器回馈给交流输入 端或电网 的 一 种 先 进 的 加 载 设 备。它 和 扭 矩 传 感 器 配
1 WSK 型液力变 矩 器 与 变 速 器 试 验 台 架 设 计 基本要求
1.1 总体设计指标要求 总 体 设 计 的 指 标 要 求 见 表 1。
表1 试验台架设计指标
序号
设计指标
准确控制和测 量 变 速 箱 及 变 矩 器 的 转 速、扭 矩、
1
功率、效率等
2 试验过程中准确测量和控制油温、油压、流量等
印 数 据 表 格 ,设 置 曲 线 选 项 、绘 制 曲 线 等 。
2.3 可靠性设计 新采用的多信号智能传输系统提高了试验台架的可
靠性。试验现场的执行设备与计算机之间设置有发送信 号传输转换 编 码 解 码 器 与 接 收 信 号 传 输 转 换 编 码 解 码 器,均为嵌入式 集 成 电 路 板 结 构,设 置 于 现 场 控 制 柜 内。 此种结构编码 后 的 数 据 通 过 485 线 或 232 线 或 CAN 线 通信传输,简化 了 传 输 信 号,解 决 了 线 路 布 线 混 乱 问 题, 避免了不同信号 之 间 的 干 扰,减 少 了 信 号 传 递 过 程 中 的 强 度 衰 减 ,提 高 了 信 号 传 输 的 精 度 、稳 定 性 与 可 靠 性 。
综合性能参数,以评估其维修质量,从而防止液力变矩器与变速器在维修中反复拆装问题的出 现。 从 应 用
的角度提出了该台架的设计要求;从设计的角度提出了其机械系统、测试与控制系统及可靠性三 个 方 面 的
设计要点;最后从试验 设 备 影 响 的 角 度 提 出 了 试 验 误 差 修 订 方 法。 本 试 验 台 在 设 计 中 创 新 应 用 了 试 验
信号来源
精度要求
JZ 型 扭 矩 转 速 传感器
JZ 型 扭 矩 转 速 传感器
铂电阻传感器 (Pt100) 4~20 mA 电 流 信号
4~20 mA 电 流 信号
TI-1 扭 矩 转 速 功 率 测 量 仪 与 JZ 扭 矩 转 速 传 感 器 配 套 使 用 ,50 Hz 以 下 为 ±0.5% ,50 Hz以 上 为 ±0.1% ±1
TI-4 数 据 采 集 仪 与 压 力 传 感 器 正 确 地 配 套 使 用 ,±0.5%F.S
2 试验台架设计与要点
2.1 机械部分的设计与要点 试验台机械部分主要有机 械 系 统、电 气 系 统、液 压 系
统等三个部分。 2.1.1 机械部分的设计
(1)机械系统设计。机械系 统 主 要 包 括 电 机 支 架、传 动轴、支座、工装 支 架、地 基、铸 铁 平 台、防 护 罩 及 试 验 需 要的其他机械装置。本试验台设计了一套手动式三维机 械调节机构。此 三 维 机 械 调 节 机 构 在 空 间 x、y、z 三 个 方向均有自由度,各方向的调节距离均约20 mm,通 过 锁 紧装置定位,调 节 精 度 不 大 于 0.3 mm。 在 安 装 试 件 时, 首先将试件的安 装 模 板 安 装 在 可 调 支 撑 上,再 将 试 件 安 装在模板上。这 样 的 安 装 方 式 的 优 点 在 于:在 更 换 同 一 型 号 的 试 件 时 ,只 需 拆 装 试 件 自 身 ,无 须 进 行 机 械 调 整 。
3 输 入 转 速 控 制 范 围 :0~2500r/min
4 输 入 转 速 测 量 范 围 :0~2500r/min
5 输 入 扭 矩 控 制 范 围 :0~5800 N·m
6 输 入 扭 矩 测 量 范 围 :0~10000 N·m
7 输 出 扭 矩 控 制 范 围 :0~10500 N·m
8 输 出 扭 矩 测 量 范 围 :0~20000 N·m
设备使用条件
1.2 测试系统测量与精度要求 测试系统主要用 来 测 量 WSK 型 液 力 变 矩 器 与 变 速
器维修 后 的 主 要 性 能 参 数,其 测 量 参 数 与 精 度 要 求 见 表 2。
序号 1 2 3 4 5
测量 参数 转速
扭矩 温度 压力 流量
表2 测试系统测量参数与精度要求
油箱进 出 油 口 设 计 有 过 滤 装 置,油 箱 滤 油 精 度 为 5μm,试件输入油清洁度 NAS9级,过滤器堵塞到达设 定 值自动报警并停机维护。 2.1.2 机械部分设计要点
(1)T 型加载试验台将转 矩 转 速 传 感 器、轴 承 座 装 配 成 一 个 整 体 ,便 于 整 体 调 整 。
JZ0:G =-0.03%/℃ JZH0,JZ1,JZ2,JZ3,JZ4:G =-0.025%/℃ 3.2 转矩的转速特性误差的修正 转矩的转速特 性 误 差 是 指 随 着 转 速 的 变 化,扭 矩 传 感器测量的扭矩 数 据 会 不 同,即 使 实 际 扭 矩 不 发 生 任 何 变化。我们结合 多 次 试 验 经 验,获 得 不 同 转 速 下 的 扭 矩 零点后,采用合 理 的 插 值 方 法 尽 量 减 少 这 种 误 差。 以 量 程2000N·m 的扭矩传感器为例,调零结果见表3。
3 测量误差修正
检测过程中总 会 出 现 各 种 误 差,我 们 必 须 采 取 措 施 减 少 误 差,使 检 测 结 果 更 真 实 地 反 映 被 测 电 机 的 性 能。 根据多次试验可 知,环 境 温 度 和 “转 矩 的 转 速 特 性 ”是 影 响测量结果的两个最大误差来源。我们将采取如下方式 对这两种误差进行修正。 3.1 环境温度误差的修正
2000 ︙
5000 5500 6000 6500
︙
2001.32 ︙
2003.91 1997.41 1998.21 2002.35
︙
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2019年第04期 25
自动化应用 机电设备与仪器仪表
平 衡 状 态 的 铜 损 增 加 了 50R ,也 就 是 增 长 了 17% ;在 严 重 情况 下,也 就 是 断 一 相 的 情 况 下,假 设IA =15 A,IB = 0A,IC =15 A,那 么 总 铜 损 为152R +0+152R =450R, 是平衡状 态 时 铜 损 的 1.5 倍;在 最 严 重 情 况 下,也 就 是 断 两相情况下,假设IA =0 A,IB =0 A,IC =30 A,那 么 总 铜损为0+0+302R =900R,是 平 衡 状 态 时 铜 损 的 3 倍。 由此可见,三相 不 平 衡 或 者 断 相 对 电 动0~45 ℃
备注
传感器量程 单端
传感器量程
供 电 电 源 :AC380 V±10% ,三 相 五 线 制 ; 10 50 Hz±2% ;≮400kVA 11 AC220 V±10% ,单 相 ;50 Hz±2% 12 压 缩 空 气 :0.4~0.6 MPa(集 中 供 气) 13 冷 却 循 环 水 :0.2 MPa(集 中 供 水)≮70 m3 /h
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(2)试验软件采用多窗口 图 文 并 成 显 示 方 式,显 示 各
11
种测试数据随时间的变化曲线。试验软件可对现场进行
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操作指导。
(3)能够准确 读 取、记 录 瞬 时 输 入 输 出 转 速、进 出 口
13
油 压 、进 出 口 油 温 、试 验 时 间 等 。
︙
(4)能根据需要调用已试 验 产 品 的 实 验 结 果,随 时 打
本试验台液压 系 统 工 作 时,液 压 站 供 油 泵 与 变 矩 器 进油口相连,可以控制变矩器 回 油 压 力(液 压 站 供 油 压 力 为0~10 MPa可调),变矩器回油及泄漏油液与液压站回 油泵相连,可以及时 回 油。 设 计 的 液 压 油 箱 油 温 在 50~ 120 ℃ 范 围 内,其 能 实 现 自 动 恒 温 控 制,油 温 控 制 精 度 ±2.5 ℃。配置有快速 加 热 装 置 及 油 液 冷 却 装 置,油 升 温 时间冬季90 min内能达到试验开机温度(85 ℃),其他 季 节60 min内能达到试验开机温度(85 ℃)。
因为弹性轴的剪切弹性模量G 将随环境温度的变化 而变化。因此,当 测 试 环 境 温 度 (严 格 地 说 是 弹 性 轴 温 ) 与标定温度(传 感 器 铭 牌 上 示 出)不 同 时,为 保 证 测 试 精 度 ,减 少 环 境 温 度 误 差 ,对 传 感 器 系 数 进 行 如 下 修 正 。
(2)工 装 支 架 采 用 模 块 化 结 构,通 过 不 同 的 组 合 演 变,实现在同一 个 试 验 台 工 装 支 架 上 对 不 同 型 号 的 液 力 变矩器与变速器总成进行试验。
(3)试验件安装模块主要用铸铁平板 T 形槽,其 固 定 性 好 ,强 度 高 ,减 震 性 好 。
(4)设有集 中 测 压 系 统,对 各 处 压 力 进 行 集 中 检 测, 便于数据收集与处理。
收 稿 日 期 :2019-03-04
24 2019年第04期
机电设备与仪器仪表 自动化应用
接,即组成性能优良的液力变 矩 器 与 变 速 器 测 矩 机,较 精 确地给出了加载转矩。
(3)液 压 系 统 设 计。 液 压 系 统 包 括 液 压 站、液 压 元 件、液压管路、集 中 测 压 系 统 测 温 系 统、油 液 过 滤 循 环 系 统 、油 液 快 速 加 热 装 置 、油 液 冷 却 系 统 等 。