动力机械的转矩转速测试及能量回收

　　转矩是衡量动力机械机械性能的重要指标之一，动力机械产品的选用、检验与试验都需要测试其输出转矩，如汽油机、柴油机、电动机等，这些产品出厂时都需要对其性能做出标定测试，从而，可对它进行调整，以满足出厂要求。目前大部分生产动力机械的厂家，由于资金、人员等原因，仍广泛使用机械测功器。测试工作不仅进度缓慢、工人劳动强度大，而且测试准确度极低。若做机械产品的负载试验时，因无法回收机械能，浪费能量惊人。本文将探讨动力机械产品的转矩、转速测试方法，并研究产品负载试验过程的能量回收问题。

　　1转矩转速测量

　　1. 1转矩传感器

　　转矩传感器，如图1所示，它是通过磁电变换，将转矩转换成具有一定相位差角的两个电信号，而这两个电信号的相位角直接与转矩大小成正比。图中，弹性扭力轴的两端安装两只齿轮2，齿轮上方各有一块磁钢3，每个磁钢上分别绕有一组线圈4。在动力机械拖动弹性轴旋转时，由于磁钢下气隙磁导的周期性变化，引起磁通的周期性变化，因而分别在两组线圈中感应出两个电势。当弹性轴未受到外加转矩时，调整磁钢位置可使两绕组感应电动势间相位差为零。当弹性轴受到外加力矩作用时，弹性轴两端产生相对扭角，其扭角的大小与弹性轴上的转矩大小成正比。由于弹性轴发生扭转，使两个齿轮的相对位置发生变化，线圈感应电势间的相位差也随之变化。因此，两电势间的相位差角的变化与外加转矩的大小成正比。

　　1.2转矩测量

　　图1中，两只线圈产生的感应电压数值一般较小，只有100mV左右，为便于电路处理，先将它们放大至4一SV左右。然后再将两路信号送至过零比较器变换成方波电压。两路方波电压相“与”，输出一路脉宽与弹性轴扭角成正比的脉冲信号:如图2所示。电路各点波形如图3所示。该脉冲信号与石英晶体振荡器输出的500kHz脉冲信号相“与”，输出一列与u信号相对应的脉冲列信号城‘，由于:了。的脉冲宽度与弹性轴上转矩成正比，因此，脉冲列信号单位时间内的脉冲个数与转矩成正比。为减化计算过程，可在选择采样时间时，尽量调节采样时间长度，使采样时间内的计数值即为弹性轴上的转矩值，或与转矩值成整数关系，从而简化微机的计算，提高速度。但实际测量时，由传感器送进来的信号，其频率是不断变化的。为适应这一变化，我们将计算机采样时间固定为20ms，并根据所选择的传感器的量程，对测量系统进行标定。实际操作时按量程设定，由计算机自动标定转换系数。则计算机在20ms内测得的脉冲个数(由电路2中uo‘来的脉冲数)再乘上转换系数，就可以得到与实际转矩数值相等的二进制数值。再在微机内实现二进制码到BCD码的转换，将所得的BCD码在显示器上显示。由于采样时间为20ms，微机计算、转换等时间加起来，一般情况下，转矩测量系统的响应时间<30ms，因此测试系统的数据显示可以连续稳定。