水力測功機

水力測功機是利用水對旋轉的轉子形成的摩擦力矩吸收並傳遞動力機械的輸出功率的裝置。

基本介紹

• 中文名：水力測功機
• 用途：低速大功率柴油機試驗

概述

水力測功機是利用水對旋轉的轉子形成的摩擦力矩吸收並傳遞動力機械的輸出功率的裝置。水力測功機的主體為水力制動器，它由轉子和外殼組成，外殼由滾動軸承支撐，因而可以自由擺動。固定在外殼上的力臂將作用在外殼上的力矩傳遞給測力裝置。制動器的轉子被封閉在外殼內，其間充以水。測功機工作時，水被轉子帶動獲得動量矩並傳遞給外殼。這樣，動力機械加給轉子的轉矩以同樣大小作用於外殼上。動力機械的輸出功率則通過水分子間的相互摩擦而變成熱能。

工作原理

圓盤式水力測功機與渦流室式水力測功機是兩種常見的水力測功機。

圖1測功機結構圖

圓盤式水力測功機通過改變水層厚度來調節制動轉矩，如圖為其結構簡圖。轉盤固定在轉軸上，構成測功機的轉子。轉子由軸承支承在外殼內，外殼又由擺動軸承支撐在支架上，可繞轉子軸線自由擺動。工作時轉子通過聯軸器與被測動力機械一起旋轉，經進水閥注入外殼中的水由轉盤帶動旋轉並受離心力的作用被拋向外殼的內腔形成旋轉的水環，水環的旋轉運動受到外殼內壁摩擦阻力的作用。這樣，水和壁面間的摩擦作用使被測動力機械輸出的有效轉矩由轉子傳遞到外殼上，再通過固定在外殼上的力臂傳遞給測力裝置，從而指示出力的大小。

圖2水力測功機轉子結構

渦流室式水力測功機是通過改變水壓或改變作用面積來調節制動轉矩的，前者通過控制排水閥的開度改變內腔水壓及水量來調節制動轉矩的大小；後者靠閘套的位置移動調節轉矩，而內腔始終充滿著水。

特性曲線

A（平方拋物線）：相當於測功器充滿水時（水層厚度最大）所吸收的功率，最後達到測功器轉動部分允許的最大制動扭矩B：測功機轉子和軸允許的最大轉矩，需要減少測功器內的水層厚度。C：為測功器排水溫度達到最大允許值的限制功率，通常為65℃~75℃之間，水溫再高，工作時會產生汽泡，影響測功器的穩定性，此時需進一步減少水層厚度。D：為測功器允許的最大轉速，由測功器轉動部分的最大離心負荷所限制。E：為空載段；無水時由於空氣的阻力和轉子軸承的摩擦所引起的制動扭矩。

圖1測功機的特性曲線

優缺點

圓盤式水力測功機可以實現正反向旋轉，工作穩定，結構簡單，維護方便，但是體積較大，占用空間大。

渦流室式水力測功器比圓盤式平穩、操作方便，供水壓力的微小波動並不影響制動力矩，其缺點是結構比較複雜，不能反轉。由於其低負荷時工作平穩，對低轉速適應性強，故特別適用於低速大功率柴油機的試驗。