水力测功器的校准方法探讨

　　1　引言

　　测功器是用于测试柴油机、汽油机、电动机、汽轮机等各种动力机械有效功率必备的测试设备。是动力机的动力特性试验及各种传动机械的效率试验中不可缺少的测试设备。测功机的种类有水力式、电涡流式、电力式等,其中水力测功器具有结构简单、体积小、功力储备量大、准确度高、价格低、使用维修方便等优点,故在动力机生产、科研、数学、维修等行业广泛应用。

　　2　测功器的结构和工作原理

　　D系列的水力测功器由机体、测力机构、底座、减震器、进水器、排水阀等部件组成。其工作原理为动力机通过联轴器带动测功器主轴上的转子高速同步旋转,搅动工作腔内的水,由于离心力的作用形成旋转的水环,强烈地冲击定子螺柱,高速旋转的水环对定子周壁有粘滞、摩擦作用,产生使定子偏转的力矩,这一矩由称锤偏转所形成的力矩相平衡,定子偏转由连杆带动偏心轴上的伞形齿轮,伞形齿轮与组合齿轮啮合,使指针在刻度盘上指示测动器的制动力。

　　水力测功器目前尚无国家或地方校准规范,生产厂在出厂时配置了一套校准装置。即20kg砝码五块、杠杆和托盘架、平衡装置。按生产许可证的要求必须对安装使用前的水力测功器进行校准,本文提出了一种校准方法,并对该测量方法的测量不确定度进行了分析。现与同行一起探讨。

　　3　校准方法

　　3·1　校准装置的溯源

　　(1)测功器主轴中心至力臂三角刀口距离L(0·9738m)测量。

　　水平安装测功器后将力臂安装在测功器一个旋转方向规定的力臂处,同时装上平衡杠杆,调整平衡块,用水平仪(误差为±0·05mm/1000mm)测量力臂的水平,用钢直尺(1000mm误差为±0·2mm)测量L值。

　　(2)力值砝码测量

　　用相应准确度的天平测量力值砝码mi(20×9·78900　N砝码误差为±0·01N)。

　　3·2　制动力F的测量。

　　(1)调整平衡块,使力臂处于水平位置,将测力度盘指针对零。

　　(2)检查指针与组合齿间的啮合间隙及摆锤左右的扬起角度。

　　(3)加砝码至最大制动力三次后卸去砝码,调整平衡块至指针为零;测量范围从量值的20%开始至最大制动力,测量点不得少于五点,应尽可能均匀分布地选择,一般应与20%、40%、60%、80%、100%相对应,依次递增测量点至最大制动力,重复测量三次,加砝码时轻拿轻放,使施加的制动力平稳,待指针静止时准确读数。

　　(4)制动力示值误差和重复性误差计算。

　　式中:F—施加的力值砝码(N);Fi—制动力示值平均值;Fimax、Fimin—三次制动力示值的最大值和最小值。

　　3·3　相对分辨力(r)测量