CN105628390A - 用于演示与模拟验证船用发动机多缸缸压在线监测系统的试验台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于演示与模拟验证船用发动机多缸缸压在线监测系统的试验台，包括底座、电机、凸轮轴、齿轮和凸轮；凸轮轴通过一对支撑装置安装在底座上；电机安装在凸轮轴的一端；齿轮固定安装在凸轮轴的一端，齿轮的端面上安装定位销，齿轮和定位销分别对应一个磁电式传感器，两个磁电式传感器与缸压在线监测系统连接；与发动机缸数一致的多个凸轮固定安装在凸轮轴上，多个凸轮按照发动机发火间隔角相错排列，各个凸轮的型线与对应的气缸缸内压力曲线一致，每个凸轮对应一个位移传感器，所有位移传感器经前置放大器与缸压在线监测系统连接。本发明可以模拟不同工况下的发动机气缸压力曲线，便于多缸缸压在线监测系统软件开发调试。
Description
技术领域
本发明属于船用发动机性能监测技术领域，涉及一种用于演示与模拟验证船用发动机多缸缸压在线监测系统的试验台。
背景技术
发动机气缸压力示功图是描述发动机动力性能的基本手段，它综合反映了发动机输出机械功的热力转换过程。测量气缸压力示功图的实质是测量气缸中气体压力随时间(或曲轴转角、气缸容积)变化的信号。气缸压力示功图的面积代表发动机气缸内一个工作循环所作的指示功，利用气缸压力示功图可研究发动机缸内的燃烧过程、燃烧放热率、气体与缸壁传热过程、进排气过程以及提取故障信息用于诊断。
目前，船用发动机气缸压力示功图由缸压在线监测系统获取，缸压在线监测系统投入使用前需要进行调试，目前对缸压在线监测系统的调试主要在实机上完成。这种调试方式费时费力，不易模拟故障情况，无法方便快捷的对监测系统进行全面的评价，也不便于监测系统的功能演示。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于演示与模拟验证船用发动机多缸缸压在线监测系统的试验台，它结构简单，调整方便，可以模拟不同工况下的发动机气缸压力曲线，便于监测系统软硬件功能演示和缸压在线监测系统软件开发调试。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于演示与模拟验证船用发动机多缸缸压在线监测系统的试验台，该实验台包括底座、电机、凸轮轴、齿轮和凸轮；
所述凸轮轴通过一对支撑装置安装在底座上，所述凸轮轴与支撑装置之间设置有轴承；
所述电机安装在凸轮轴的一端，用于驱动所述凸轮轴旋转；
所述齿轮固定安装在凸轮轴靠近电机的一端，所述齿轮的端面上安装有一定位销，所述齿轮的外侧设置有第一磁电式传感器，所述第一磁电式传感器用于采集齿轮齿圈模拟产生的曲轴转角信号，所述定位销的外侧设置有第二磁电式传感器，所述第二磁电式传感器用于采集定位销模拟产生的发动机上止点触发信号，所述第一磁电式传感器和第二磁电式传感器分别与缸压在线监测系统连接；
与发动机缸数一致的多个凸轮固定安装在凸轮轴上，多个凸轮按照发动机发火间隔角相错排列，各个凸轮的型线与对应的气缸缸内压力曲线一致，每个凸轮的外侧对应设置一个位移传感器，所有位移传感器通过前置放大器与缸压在线监测系统连接，所述位移传感器经前置放大器输出与凸轮升程大小成正比的信号，用于采集对应的凸轮的缸内压力模拟信号。
按上述技术方案，该试验台还包括安装在凸轮轴另一端的光电编码器，所述光电编码器与缸压在线监测系统连接。
按上述技术方案，所述电机为可实现无级调速的可变转速电机，调速范围为100r/min～1500r/min。
本发明产生的有益效果是：该试验台可以通过改变凸轮的数量以模拟不同缸数的发动机，还可以通过改变凸轮之间的相对夹角以模拟直列式或V型发动机，还可以通过更换不同型线的凸轮以模拟各缸工作不均匀性故障，提供不同工况甚至是故障工况下的气缸压力模拟信号，最后通过位移传感器和前置放大器输出模拟不同工况下的发动机气缸压力曲线，以方便地对缸压在线监测系统软件开发和调试，节约监测系统软件开发时间，可以全面有效验证监测系统的功能。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的结构示意图。
图中：1-底座、2-凸轮轴、3-齿轮、4-凸轮、5-支撑装置、6-轴承、7-定位销、10-电机、11-联轴器、19-光电编码器、21-第一磁电式传感器、22-第二磁电式传感器、23-位移传感器、24-前置放大器、25-缸压在线监测系统、26-计算机。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种用于演示与模拟验证船用发动机多缸缸压在线监测系统的试验台，该实验台包括底座1、电机10、凸轮轴2、齿轮3和凸轮4；
凸轮轴2通过一对支撑装置5安装在底座1上，凸轮轴2与支撑装置5之间设置有轴承6；
电机10安装在凸轮轴2的一端，用于驱动凸轮轴2旋转，其中，电机通过联轴器11与凸轮轴的一端连接；
齿轮3固定安装在凸轮轴2靠近电机10的一端，具体为齿轮通过螺柱固定安装在凸轮轴上，齿轮3的端面上安装有一定位销7，齿轮3的外侧设置有第一磁电式传感器21，第一磁电式传感器21用于采集齿轮齿圈模拟产生的曲轴转角信号，以测量齿轮瞬时转速，定位销7的外侧设置有第二磁电式传感器22，第二磁电式传感器22用于采集定位销7模拟产生的发动机上止点触发信号，以触发采集示功图信号，第一磁电式传感器21和第二磁电式传感器22分别与缸压在线监测系统25连接；
与发动机缸数一致的多个凸轮4固定安装在凸轮轴2上，具体的，凸轮通过设于其上的键槽定位并用螺栓固定安装在凸轮轴上，多个凸轮4按照发动机发火间隔角相错排列，各个凸轮4的型线与对应的气缸缸内压力曲线一致，每个凸轮4的外侧对应设置一个位移传感器23，所有位移传感器均通过前置放大器24与缸压在线监测系统25连接，位移传感器经前置放大器输出与凸轮升程大小成正比的信号，以模拟缸内压力信号。
在本发明的优选实施例中，如图1所示，该试验台还包括安装在凸轮轴2另一端的光电编码器19，光电编码器19与缸压在线监测系统25连接，光电编码器19通过弹性联轴器与凸轮轴连接，模拟在不能安装磁电式转速传感器的情况下，通过光电编码器产生曲轴转角信号。
在本发明的优选实施例中，如图1所示，电机10为可实现无级调速的可变转速电机，调速范围为100r/min～1500r/min，以模拟各种转速下的工况。
本发明在具体应用时，凸轮轴上安装有固定齿轮的一个螺柱以及固定凸轮的多个螺栓，多个凸轮按发动机发火间隔角依次相错排列，齿轮上设有与螺柱配合的键槽，凸轮上设有与螺栓配合的键槽。齿轮齿数与实际发动机上使用的齿轮(飞轮)齿数一致，定位销的起始位置与发动机的上止点位置一致。两个磁电式传感器固定安装在齿轮外围，用于输出曲轴转角模拟信号和上止点模拟信号，其输出为电压信号，输出端与缸压在线监测系统相连，可以计算发动机的瞬时转速。凸轮的型线按照发动机示功图曲线设计，通过更换不同型线凸轮，可以生成不同工况甚至是故障工况下的气缸压力模拟信号，还可以通过改变凸轮数量模拟不同缸数，通过改变凸轮之间的相对夹角模拟直列式或V型发动机。若干位移传感器固定安装在对应的凸轮外围，并与前置放大器相连，用于输出气缸压力模拟信号，与缸压在线监测系统相连，可以完成瞬时转速实时监测、示功图实时监测、故障模拟等功能演示，通过计算机26的显示器显示。
本发明的工作原理是：电机驱动凸轮轴旋转，所有传感器将采集到的信号发送给缸压在线监测系统。若该系统不能显示正确的转速值或与实际气缸压力一致的信号，则需进行修改，直至该系统能正确显示，则调试成功。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (3)
1.一种用于演示与模拟验证船用发动机多缸缸压在线监测系统的试验台，其特征在于，该实验台包括底座、电机、凸轮轴、齿轮和凸轮；
所述凸轮轴通过一对支撑装置安装在底座上，所述凸轮轴与支撑装置之间设置有轴承；
所述电机安装在凸轮轴的一端，用于驱动所述凸轮轴旋转；
所述齿轮固定安装在凸轮轴靠近电机的一端，所述齿轮的端面上安装有一定位销，所述齿轮的外侧设置有第一磁电式传感器，所述第一磁电式传感器用于采集齿轮齿圈模拟产生的曲轴转角信号，所述定位销的外侧设置有第二磁电式传感器，所述第二磁电式传感器用于采集定位销模拟产生的发动机上止点触发信号，所述第一磁电式传感器和第二磁电式传感器分别与缸压在线监测系统连接；
与发动机缸数一致的多个凸轮固定安装在凸轮轴上，多个凸轮按照发动机发火间隔角相错排列，各个凸轮的型线与对应的气缸缸内压力曲线一致，每个凸轮的外侧对应设置一个位移传感器，所有位移传感器通过前置放大器与缸压在线监测系统连接，所述位移传感器经前置放大器输出与凸轮升程大小成正比的信号，用于采集对应的凸轮的缸内压力模拟信号。
2.根据权利要求1所述的试验台，其特征在于，该试验台还包括安装在凸轮轴另一端的光电编码器，所述光电编码器与缸压在线监测系统连接。
3.根据权利要求1所述的试验台，其特征在于，所述电机为可实现无级调速的可变转速电机，调速范围为100r/min～1500r/min。
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