摘要：本文通過實例介紹了一種電渦流測功機的結(jié)構(gòu)原理及修復(fù)方法，對測功機的修復(fù)技術(shù)、修復(fù)步驟進(jìn)行了詳細(xì)介紹，由于測功機廣泛用于航空發(fā)動機、燃?xì)廨啓C、柴油及內(nèi)燃機等設(shè)備的開發(fā)試驗中。其過速能力、過距能力、過功能力較小，在試驗中難免會出現(xiàn)問題，因此，研究電渦流測功機修復(fù)裝配技術(shù)具有較大的現(xiàn)實意義。

Abstract： In this paper， the structural principle and repair method of an electric eddy current dynamometer are introduced through an example， and the repair technology and steps of the dynamometer are introduced in detail. Because dynamometer is widely used in the development and test of aircraft engine， gas turbine， diesel engine and internal combustion engine， etc. Its overspeed ability， overdistance ability and overpower ability are small， which will inevitably cause problems in the test. Therefore， it is of great practical significance to study the repair and assembly technology of eddy current dynamometer.

關(guān)鍵詞：輪盤轉(zhuǎn)子;動平衡;裝配間隙;測功機裝配

Key words： wheel rotor;dynamic balance;assembly clearance;dynamometer assembly

中圖分類號：U467.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）23-0163-02

1? 測功機的基本結(jié)構(gòu)及原理

①測功器的主體結(jié)構(gòu)：1感應(yīng)盤;2轉(zhuǎn)軸;3聯(lián)軸器;4出水管;5勵磁繞組;6冷卻室支撐;7冷卻室（渦流環(huán)）;8測速裝置;9底板;10軸承座;11進(jìn)水管等。

②測功機的基本原理。盤式電渦流測功器主要是由旋轉(zhuǎn)部分（感應(yīng)盤）和擺動部分（電樞和勵磁繞組）組成。感應(yīng)盤形狀猶如直齒輪，一般由低碳鋼制成。而產(chǎn)生渦流的地方是冷卻室，它通常是由電工純鐵制成的。當(dāng)給勵磁繞組通上直流電以后，那么圍繞著勵磁繞組將產(chǎn)生一個閉合的磁通。當(dāng)感應(yīng)盤被拖動旋轉(zhuǎn)時，氣隙磁密隨感應(yīng)盤的旋轉(zhuǎn)而發(fā)生周期變化。由此，在冷卻室的表面及一定深度的范圍內(nèi)將產(chǎn)生渦流電勢，即產(chǎn)生渦流。該渦流所產(chǎn)生的磁場又與氣隙磁場相互作用，就產(chǎn)生了制動轉(zhuǎn)矩。因此，當(dāng)原動機拖動感應(yīng)盤旋轉(zhuǎn)時，裝有冷卻室的定子就通過傳力臂把它產(chǎn)生的制動轉(zhuǎn)矩傳到測力裝置（拉壓傳感器）上，從而達(dá)到測轉(zhuǎn)速、測轉(zhuǎn)矩的目的，進(jìn)而測其功率。

2? 測功機的修復(fù)

2.1 輪盤轉(zhuǎn)子的檢查與修復(fù)

輪盤轉(zhuǎn)子的左端面與輪盤發(fā)生摩擦，端面磨損較嚴(yán)重。除了考慮輪盤端面的修復(fù)外，還要考慮軸的兩端軸承安裝表面的同軸度及其與輪盤端面的垂直度。因此決定在臥式車床上采用“一夾一頂”的方式裝夾零件，找正兩端軸承安裝表面的同軸度及其與輪盤右端面的垂直度不大于0.02，車加工左端面見光。

2.2 輪盤轉(zhuǎn)子的動平衡檢查

①測功機的最高轉(zhuǎn)速為5500rpm，屬于高速度，高精度旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，其由于機械振動原因而受到的損害比例要大得多。在產(chǎn)生振動的多個因素里，影響較大是“不平衡力”，轉(zhuǎn)子由于加工誤差，裝配誤差，零件材質(zhì)分布不均勻不對稱等原因，旋轉(zhuǎn)時就會產(chǎn)生不平衡的慣性力及力矩，其方向隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動而發(fā)生周期性的變化。這種交變的不平衡力或力矩作用在轉(zhuǎn)子上，就會引起測功機的振動，加速軸承磨損和產(chǎn)生噪音，造成轉(zhuǎn)子部件的高頻疲勞和強迫振動損壞，降低機器壽命，甚至還會使測功機失校。測功機的最高轉(zhuǎn)速為5500rpm，輪盤轉(zhuǎn)子在受磨損后可能會有變形發(fā)生，因此需進(jìn)行動平衡檢查，對于平衡加工而言，首先要確定的是零件的公差范圍。

②輪盤轉(zhuǎn)子的不平衡量的計算。輪盤轉(zhuǎn)子零件工作轉(zhuǎn)速n=5500r/min，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量M為30KG，平衡精度等級為G2.5。

根據(jù)平衡計算，可以得出該盤的平衡公差的選擇范圍應(yīng)選擇50gmm至120gmm區(qū)間。不平衡度約為4gmm/kg。本零件采用SCHENCK臥式動平衡機上進(jìn)行動平衡加工。采用軸承安裝面作滾輪的支撐表面進(jìn)行平衡，采用在轉(zhuǎn)子外圓面鉆削局部去重的方法。

2.3 靜子機匣的檢測與修復(fù)

靜子機匣需檢測兩端軸承座的同軸度及其與機匣定位端面的垂直度，需修復(fù)與轉(zhuǎn)子摩擦所產(chǎn)生的磨損表面。難點一：由于零件較重，靜止機匣的重量約2噸左右，上下機匣各約1噸左右，在其兩端有軸承座突出其表面，外部沒有可供裝夾的表面，因此靜止機匣的裝夾找正是一個難題。解決方法：在受損機匣的外表面焊接四個均布圓柱支座，先以機匣端面為基準(zhǔn)，加工四個支座的底面見光，使其與機匣安裝端面平行。然后以支座的底面為基準(zhǔn)，找正下半機匣的內(nèi)止口，打表軸承安裝座內(nèi)孔的跳動值不大于0.02，在外圓加工一找正環(huán)帶作為上下機匣合體后的找正基準(zhǔn)，然后將機匣軸向壓緊。將上半機匣與下半機匣通過止口定位合為一體。難點二：找正上半機匣軸承座的內(nèi)孔的跳動值為0.1mm。這不符合上下軸承座內(nèi)孔同軸度0.03的要求。解決方法：通過加工下半機匣止口內(nèi)孔的方法將上下軸承座內(nèi)孔同軸度找正至0.03。合體前先將加工下半機匣止口內(nèi)孔去量直徑0.2mm，通過外圓找正環(huán)帶找正上下軸承座內(nèi)孔同軸度至0.03以內(nèi)后，將上下機匣的聯(lián)接螺栓擰緊，將此找正好的位置進(jìn)行固定。然后將組件卸下，在搖臂鉆上加工4個直徑16的銷孔。在裝配的時候，裝入配磨好的4個銷釘。這時上下軸承座內(nèi)孔同軸度0.03的要求得到了解決。

2.4 盤與靜子機匣軸向裝配間隙的測量與保證

轉(zhuǎn)子輪盤兩端面與機匣的間隙為1.3～1.4。難點1：由于輪盤轉(zhuǎn)子被封閉在由兩個機匣及銅線包形成的封閉空腔里，如何保證轉(zhuǎn)子輪盤兩端面與機匣的間隙為1.25～1.45。解決方法：①先裝配機匣的右半部分，因為右側(cè)軸承是兩個背靠背安裝的滾珠軸承（型號為SKF7213 BECEM），內(nèi)外圈都得到了完全定位，內(nèi)圈用螺母緊固，軸向沒有竄動量。因為軸的另一端未得到固定，因此軸會有一定的擺動量，輪盤轉(zhuǎn)子與機匣的間隙間隙按1.3～1.4進(jìn)行測量。輪盤轉(zhuǎn)子與機匣的間隙通過1.3塞尺塞入邊緣，然后輕輕轉(zhuǎn)動輪盤轉(zhuǎn)子，與塞尺無刮碰現(xiàn)象發(fā)生。證明間隙大于1.3mm，而當(dāng)將1.4塞尺塞入邊緣后，輕輕轉(zhuǎn)動輪盤轉(zhuǎn)子會出現(xiàn)卡住或刮碰情況發(fā)生，證明間隙小于1.4mm。②在左側(cè)機匣的與轉(zhuǎn)子配合的端面上粘上Ф10×1.3的薄片，在其上圖上紅丹粉。然后將左右機匣合為一體，垂直放置，輕輕轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子，1.3的薄片發(fā)生了竄動。難點2：如何調(diào)節(jié)左側(cè)機匣的與轉(zhuǎn)子配合的間隙。解決方法：通過尺寸鏈計算的辦法。左側(cè)機匣與轉(zhuǎn)子盤配合的間隙：

t=L-L1-L2=183.9-（33.5+5.2+63.75+10.1）-69.5=1.8（實測值）

如果t大于1.4mm，則在下半機匣A面去余量t-1.4;

如果t小于1.4mm，則在下半機匣B面去余量1.4-t。

實測驗證：多于的余量在立車上加工去除。將加工好的機匣水平放置，以四個立柱支撐，在B面左側(cè)機匣的與轉(zhuǎn)子配合的端面上粘上Ф10×1.3及Ф10×1.4的薄片，在其上涂上紅丹粉。然后將左右機匣合為一體，垂直放置，輕輕轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子，如1.3的薄片沒有竄動而Ф10×1.4的薄片有竄動，則證明間隙在1.3～1.4之間。

2.5 軸承的選取與安裝

軸承的選取主要考慮如下因素：a軸承所占機械的空間和位置，通常小軸選用球軸承，大軸選用滾子軸承。b軸承所承受載荷的大小、方向和性質(zhì)，載荷是選用軸承的主要因素。滾子軸承用于承受較重的載荷，球軸承用于承受中等或較輕載荷。c軸承的剛性，是指軸承產(chǎn)生單位變形所需力之大小。當(dāng)對軸承剛性要求較高時，一般選用圓柱或圓錐滾子軸承。d軸承的轉(zhuǎn)速，每一個軸承型號都有其自身的極限轉(zhuǎn)速，它是由諸如尺寸、類型及結(jié)構(gòu)等物理特性所決定的。e軸承游動和軸向位移。在測功機軸承的選擇上，由于轉(zhuǎn)子在勵磁線圈的作用下承受較大的軸向載荷和自重產(chǎn)生的徑向載荷，因此，在右端成對選擇了SKF7213 BECBM1i高精密、高轉(zhuǎn)速的角接觸球軸承，采用背對背的安裝方式，將軸的一端固定。另一端選用了SKFN213ECP滑動軸承，滾子在軸承圈內(nèi)可軸向移動，可以適應(yīng)軸和外殼不同程度的熱脹影響。

2.6 密封膠的清理與涂刷

由于勵磁繞組是一個圓盤型結(jié)構(gòu)，其兩個端面需要可靠的密封。選用了可賽新TS1587硅橡膠平面密封劑，它是一種藍(lán)色、中粘度、高強度、高延伸、耐油性能優(yōu)良、粘接性良好，適用于各類機械設(shè)備部件結(jié)合面密封的一種密封膠。

2.7 測功機的裝配技術(shù)

盤式渦流測功機不僅是精密和高速的旋轉(zhuǎn)機械，也是精密的測量儀器。在使用中既承受動載，又承受靜載，因此，測功機的裝配精度會對其使用壽命有很大影響。

①下半機匣與勵磁繞組的裝配。由于兩者重量較大，各有400公斤左右，只有下半機匣有可供吊裝的螺孔，而勵磁繞組兩端面為光滑平面圓周為線圈纏繞，外圓、內(nèi)孔為配合面，沒有可供吊裝的地方。因此采用將勵磁繞組水平放置，下面墊起200mm的高度，在上端面涂好可賽新TS1587硅橡膠平面密封劑。然后將下半機匣垂直吊起，垂直落下與勵磁繞組進(jìn)行裝配，將勵磁繞組的連接線從機匣的線孔中甩出。然后，利用端面的螺釘孔，用4個壓板固定勵磁繞組，于中心穿帶將其翻轉(zhuǎn)完成二者裝配。裝配前用電表測量勵磁繞組的阻值大于200兆歐。

②上半機匣與輪盤轉(zhuǎn)子的裝配。將上半機匣與輪盤轉(zhuǎn)子進(jìn)行裝配，用兩個背靠背安裝的滾珠軸承進(jìn)行定位，調(diào)整好輪盤轉(zhuǎn)子與機匣的間隙間隙1.3～1.4mm。

③組合裝配。先將勵磁繞組與右半機匣接合面處涂好可賽新TS1587硅橡膠平面密封劑，然后將兩半機匣合為一體，保證左半機匣與輪盤的間隙（1.3～1.4mm），用銷子定位，螺釘鎖緊。然后裝好右側(cè)的軸承、襯套。

2.8 測功機在3000rpm時的試車檢查

試車的目的是檢查裝配好的測功機在3000rpm時的實際運行狀態(tài)，主要是檢查轉(zhuǎn)子的軸向跳動和端面串動，以及轉(zhuǎn)動過程中的振動、噪聲情況。將電機軸和測功機轉(zhuǎn)子軸通過彈性聯(lián)軸節(jié)相連，將電機和測功機通過一連接法蘭相連，通過法蘭的止口定位，用螺栓擰緊。將測功機放于平臺上，用焊好的四角支撐，軸向用壓板壓緊。固定連接后，通電測試，用變頻器調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，由慢到快。打表檢查轉(zhuǎn)子的軸向串動情況，用聽診法檢查轉(zhuǎn)動過程中的振動、噪聲情況。

3? 結(jié)語

修復(fù)好的電渦流測功機實際運轉(zhuǎn)正常，使用效果良好，通過對電渦流測功機的修復(fù)實踐，找到了測功機的修復(fù)方法，總結(jié)了測功機的分解、修復(fù)、裝配技術(shù)，為今后測功機的修復(fù)加工和裝配積累了經(jīng)驗。

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