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DW系列盤式電渦流測(cè)功機(jī)，是在DWZ系列盤式電渦流制動(dòng)器機(jī)體上加上測(cè)量扭矩和轉(zhuǎn)速的裝置的測(cè)功機(jī)，主要用來測(cè)量動(dòng)力機(jī)械特性的試驗(yàn)儀器，尤其用在中小功率和微小功率的動(dòng)力加載測(cè)試中。
DW電渦流測(cè)功機(jī)適用于中、小型功率電機(jī)、汽車、內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、水輪機(jī)、工程機(jī)械、林業(yè)、礦山、石油鉆采等機(jī)械的性能試驗(yàn)等等，用處可謂廣泛。
并且當(dāng)DW電渦流測(cè)功機(jī)的感應(yīng)盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，氣隙磁密隨之發(fā)生周期性變化，感應(yīng)出渦流，由于“渦流”和磁場(chǎng)的耦合作用。
在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生制動(dòng)力矩，而在電樞體上則產(chǎn)生與拖動(dòng)力矩相同的轉(zhuǎn)矩，并經(jīng)裝在電樞體上的力傳感器檢測(cè)出來，從而達(dá)到測(cè)試扭矩的目的。 在轉(zhuǎn)速測(cè)量上，采用非接觸式的磁電式轉(zhuǎn)速傳感器，將轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。
DW系列電渦流測(cè)功機(jī)主要技術(shù)指標(biāo):
電渦流制動(dòng)器/測(cè)功機(jī)
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額定吸收功率
(kW)
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額定扭矩
(N.m)
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額定轉(zhuǎn)速
(rpm)
|
最高轉(zhuǎn)速
(rpm)
|
轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
(kgm²)
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最大激磁電壓
(VDC)
|
最大激磁電流
(ADC)
|
冷卻水壓
(MPa)
|
冷卻水流量
(L/min)
|
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DWZ/DW-0.75
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0.75
|
5
|
2000-2600
|
16000
|
0.002
|
80
|
3
|
0.1~0.3
|
1
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DWZ/DW-3
|
3
|
10
|
2000-2600
|
14000
|
0.003
|
80
|
3
|
0.1~0.3
|
2
|
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DWZ/DW-6
|
6
|
25
|
2000-2600
|
14000
|
0.003
|
80
|
3
|
0.1~0.3
|
3
|
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DWZ/DW-10
|
10
|
50
|
2000-2600
|
13000
|
0.01
|
80
|
3
|
0.1~0.3
|
4.5
|
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DWZ/DW-16
|
16
|
70
|
2000-2600
|
13000
|
0.02
|
80
|
3.5
|
0.1~0.3
|
6.5
|
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DWZ/DW-25
|
25
|
120
|
2000-2600
|
11000
|
0.05
|
80
|
3.5
|
0.1~0.3
|
15
|
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DWZ/DW-40
|
40
|
160
|
2000-2600
|
10000
|
0.1
|
90
|
4
|
0.1~0.3
|
25
|
|
DWZ/DW-63
|
63
|
250
|
2000-2600
|
9000
|
0.18
|
90
|
4
|
0.1~0.3
|
45
|
|
DWZ/DW-100
|
100
|
400
|
2000-2600
|
8500
|
0.32
|
120
|
4
|
0.1~0.3
|
60
|
|
DWZ/DW-160
|
160
|
600
|
2000-2600
|
8000
|
0.52
|
120
|
5
|
0.1~0.3
|
100
|
|
DWZ/DW-250
|
250
|
1100
|
2000-2600
|
7000
|
1.8
|
150
|
5
|
0.2~0.4
|
180
|
|
DWZ/DW-300
|
300
|
1600
|
2000-2600
|
6000
|
2.7
|
150
|
5
|
0.2~0.4
|
210
|
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DWZ/DW-400
|
400
|
2200
|
2000-2600
|
5000
|
3.6
|
180
|
10
|
0.2~0.4
|
300
|
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DWZ/DW-630
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630
|
3600
|
2000-2600
|
5000
|
5.3
|
180
|
10
|
0.2~0.4
|
450
|
電渦流測(cè)功器是在原西德電渦流測(cè)功器的基礎(chǔ)上改進(jìn)提高的新產(chǎn)品。該系列電渦流測(cè)功器共有16個(gè)規(guī)格，其測(cè)量功率范圍從5kW至1000kW，制動(dòng)扭矩從12Nm至4000Nm。該系列測(cè)功器可適用于額定功率為1.0kW至800kW動(dòng)力機(jī)(汽油機(jī)，柴油機(jī)，渦輪機(jī)，電動(dòng)機(jī)，液壓馬達(dá)等)的性能試驗(yàn)；亦可用于其他動(dòng)力機(jī)械作為可控模擬負(fù)載。與數(shù)字測(cè)量控制系統(tǒng)配套，具有優(yōu)異的測(cè)量和控制性能。
■特點(diǎn)
●結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。
●轉(zhuǎn)速范圍寬。
●負(fù)荷控制容易。
●工作穩(wěn)定性好。
●高精度及高可靠性
●必須配置控制儀器，實(shí)現(xiàn)PID自動(dòng)控制。
延伸閱讀：
電渦流測(cè)功機(jī)具有大負(fù)荷、小慣量、高轉(zhuǎn)動(dòng)速率、高可靠性、高精度等級(jí)等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足發(fā)動(dòng)機(jī)及整車的耐久試驗(yàn)、性能試驗(yàn)和開發(fā)試驗(yàn)，因此常用于發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行瞬態(tài)運(yùn)行評(píng)估電渦流測(cè)功機(jī)的工作原理是將發(fā)動(dòng)機(jī)等試驗(yàn)設(shè)備輸出的機(jī)械能通過電磁效應(yīng)轉(zhuǎn)換為熱能，產(chǎn)生的熱量通過流經(jīng)測(cè)功機(jī)的冷卻液冷卻．學(xué)者們根據(jù)具體工程實(shí)際，對(duì)測(cè)功機(jī)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究．目前常用的冷卻方式為開環(huán)水路冷卻，冷卻水一部分給發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻，一部分給測(cè)功機(jī)冷卻，也有使用電制冷機(jī)進(jìn)行冷卻的采用循環(huán)水對(duì) ＣＷ１６０電渦流測(cè)功機(jī)、ＧＷ６３電渦流測(cè)功機(jī)和內(nèi)燃機(jī)同時(shí)進(jìn)行冷卻，節(jié)約了使用費(fèi)用對(duì)測(cè)功機(jī)循環(huán)供水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足試車技術(shù)要求為混合汽車動(dòng)力總成臺(tái)架試驗(yàn)設(shè)計(jì)了一種新型冷卻系統(tǒng)，可以同時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和測(cè)功機(jī)進(jìn)行冷卻，可滿足各自溫度及流量需求，將原先的開環(huán)水路冷卻改為閉環(huán)水路冷卻，達(dá)到提升測(cè)功機(jī)冷卻效能的目的，但該冷卻系統(tǒng)仍接有外部冷凍水回路．
為解決上述研究中同時(shí)滿足發(fā)動(dòng)機(jī)和測(cè)功機(jī)冷卻要求而使冷卻系統(tǒng)復(fù)雜化的問題及上冷卻系統(tǒng)外接造成的浪費(fèi)現(xiàn)象，并滿足發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功實(shí)驗(yàn)臺(tái)的正常運(yùn)行，本文針對(duì)電渦流測(cè)功機(jī)水冷卻系統(tǒng)的散熱及儲(chǔ)水要求，進(jìn)行熱力學(xué)分析，設(shè)計(jì)了一套適用于 ＧＷ１００Ｂ電渦流測(cè)功機(jī)的水冷卻系統(tǒng)，并利用 Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ對(duì)電渦流測(cè)功機(jī)水冷卻系統(tǒng)仿真建模，驗(yàn)證其合理性．
ＧＷ１００Ｂ電渦流測(cè)功機(jī)介紹
研究對(duì)象為發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功試驗(yàn)臺(tái)用 ＧＷ１００Ｂ電渦流測(cè)功機(jī)，如圖１（ａ）所示．發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功試驗(yàn)臺(tái)使用桑塔納２０００車用 ＡＪＲ型發(fā)動(dòng)機(jī)．發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功試驗(yàn)臺(tái)所用發(fā)動(dòng)機(jī)和電渦流測(cè)功機(jī)的技術(shù)參數(shù)見表１．
ＧＷ１００Ｂ電渦流測(cè)功機(jī)結(jié)構(gòu)見圖１（ｂ），根據(jù)其工作要求，設(shè)計(jì)了一套外接閉環(huán)水冷系統(tǒng)，使冷卻水溫度保持在試驗(yàn)溫度要求范圍內(nèi)，保證試驗(yàn)順利完成
電渦流測(cè)功機(jī)水冷卻系統(tǒng)原理及組成電渦流測(cè)功機(jī)的水冷卻系統(tǒng)是保障其正常工作的關(guān)鍵，水冷卻系統(tǒng)為強(qiáng)制循環(huán)水冷系統(tǒng)，即通過水泵給冷卻水增壓，使冷卻水在電渦流測(cè)功機(jī)中強(qiáng)制循環(huán)流動(dòng)．如圖２所示，電渦流測(cè)功機(jī)水冷卻系統(tǒng)由水泵、水箱、測(cè)功機(jī)水套、散熱風(fēng)扇及其他配套設(shè)施組成．冷卻水的循環(huán)路徑為：在水泵的作用下，冷卻水進(jìn)入測(cè)功機(jī)水套，在吸收測(cè)功機(jī)生熱后流經(jīng)散熱水箱，冷卻水向散熱水箱 周 圍 的 空 氣 中 散 熱 而 降溫，最后冷卻水從散熱水箱的出水管返回水泵，如此循環(huán)往復(fù)．
３．３ 其他部件的設(shè)計(jì)
散熱風(fēng)扇用于加速冷卻水冷卻，風(fēng)扇風(fēng)量越大，單位時(shí)間內(nèi)空氣吸熱越多．由于軸流風(fēng)扇結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，故采用軸流風(fēng)扇給水箱加速散熱．
水冷卻系統(tǒng)中的水管連接電渦流測(cè)功機(jī)水套、水泵和水箱，保證冷卻系統(tǒng)的正常運(yùn)行，確保電渦流測(cè)功機(jī)的正常使用．
本文選取的部件及相應(yīng)參數(shù)皆以保證系統(tǒng)正常運(yùn)行為原則，在電渦流測(cè)功機(jī)水冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值．
４ 電渦流測(cè)功機(jī)水冷卻系統(tǒng)建模及仿真分析
針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)試驗(yàn)臺(tái)用 ＧＷ１００Ｂ電渦流測(cè)功機(jī)水冷卻系統(tǒng)，在 Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中對(duì)其建模，可以開展電渦流測(cè)功機(jī)水冷卻系統(tǒng)的熱流量分析．圖５（ａ）中冷卻水溫度、冷卻水側(cè)及空氣側(cè)傳熱系數(shù)、內(nèi)外側(cè)熱阻等選用表４中參數(shù)，通過仿真模型中的ｓｃｏｐｅ模塊得到設(shè)計(jì)的電渦流測(cè)功機(jī)水冷卻系統(tǒng)可冷卻熱流量為７６．０７５ＫＷ，大于發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率，滿足散熱需求．
測(cè)功機(jī)冷卻系吸熱理論上等于發(fā)動(dòng)機(jī)做功，取發(fā)動(dòng)機(jī) Ｐｅ＝７４ＫＷ，通過式（３）可得電渦流測(cè)功機(jī)所需冷卻水體積與散熱溫差、工作時(shí)間的關(guān)系電渦流測(cè)功機(jī)工作時(shí)間由０ｓ至３６００ｓ，散熱溫差由０℃至３５℃，可見工作時(shí)間越長(zhǎng)所需冷卻水體積越多，溫差越大所需冷卻水體積越少．
表５為溫差、工作時(shí)間具體數(shù)值對(duì)應(yīng)的冷卻水體積和散熱面積值，當(dāng)冷卻水溫差為３５℃時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)以額定功率工作３６００ｓ產(chǎn)生的熱量需要至少１．８１ｍ３ 的冷卻水體積及４６．２ｍ２ 的水箱散熱面積．設(shè)計(jì)的電渦流測(cè)功機(jī)水冷卻系統(tǒng)水箱總散熱面積為４８ｍ２，總體積為１６ｍ３，滿足工作要求，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性．
現(xiàn)實(shí)中發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功試驗(yàn)臺(tái)連續(xù)工作遠(yuǎn)低于３６００ｓ，且由于機(jī)械損失，發(fā)動(dòng)機(jī)做功生熱一部分散入空第２期 侯振煜等 基于Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的電渦流測(cè)功機(jī)水冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 １３１氣中，因此設(shè)計(jì)的電渦流測(cè)功機(jī)水冷卻系統(tǒng)滿足使用需求．
結(jié)論
本文設(shè)計(jì)了一套用于發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功試驗(yàn)臺(tái)用 ＧＷ１００Ｂ電渦流測(cè)功機(jī)的水冷卻系統(tǒng)，達(dá)到了電渦流測(cè)功機(jī)的使用要求．通過建立電渦流測(cè)功機(jī)水冷卻系統(tǒng)模型，對(duì)其分析研究，得到如下結(jié)論：
（１）采用循環(huán)冷卻水對(duì)電渦流測(cè)功機(jī)進(jìn)行冷卻，只考慮電渦流測(cè)功機(jī)的冷卻需求，而不用考慮發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻需求，避免了系統(tǒng)的復(fù)雜性，且冷卻方式經(jīng)濟(jì)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔．
（２）根據(jù)熱力學(xué)原理，在 Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中對(duì)設(shè)計(jì)的電渦流測(cè)功機(jī)水冷卻系統(tǒng)建模，得出電渦流測(cè)功機(jī)工作３６００ｓ所需冷卻水量為１．８１ｍ３，所需散熱面積為４６．２ｍ２．設(shè)計(jì)的水冷卻系統(tǒng)水箱儲(chǔ)水量為１６ｍ３，散熱面積為４８ｍ２，滿足了電渦測(cè)功機(jī)的冷卻需求，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性，為電渦流測(cè)功機(jī)水冷卻系統(tǒng)的研究提供了理論依據(jù)．
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