CN106323632A - 液力变矩器试验台 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液力变矩器试验台，包括电力驱动组件和电力加载组件；电力驱动组件包括用于提供输入力矩的驱动电机和用于为驱动电机供电的电源，电力驱动组件的输出端和液力变矩器的输入端连接，以为液力变矩器提供输入力矩；电力加载组件包括用于提供的加载力矩的加载电机，电力加载组件的输入端和液力变矩器的输出端连接，以为液力变矩器提供加载力矩，电力加载组件的输出端与电力驱动组件连接，以使加载电机所产生的电流驱动驱动电机转动。因此，本发明的液力变矩器试验台以电能代替传统柴油机驱动运行，实现电能循环利用，避免产生废气污染环境；使用逆变器和驱动电机模拟多种柴油机的机械特性，简化试验条件。

Description

液力变矩器试验台

技术领域

本发明涉及产品性能检测专用设备领域，尤其涉及一种液力变矩器试验台。

背景技术

内燃机车是以内燃机作为原动力，通过传动装置驱动车轮的机车。内燃机车由柴油机、传动装置、辅助装置、车体走行部(包括车架、车体、转向架等)、制动装置和控制设备等组成。传动装置作为媒介装置介于柴油机和机车传动轴之间，其作用是使柴油机的功率传送到传动轴上使其符合机车牵引要求。常用的传动方式有机械传动、液力传动和电传动；液力传动装置主要由液力变矩器、车轴齿轮箱、万向轴等组成。

液力变矩器机械传动试验台系统以液力变矩器为实验对象，用于验证液力变矩器的机械特性，完成出厂试验。液力变矩器的机械特性是指其产生的转矩和相应的运行转速之间关系的特性，通常用机械特性曲线表示，在机械特性曲线上的每一点对应一个机械功率值。图1是现有技术中机械传动试验台系统连接关系图。如图1所示，此试验台系统采用柴油机101供能，柴油机101、液力变矩器3，齿轮箱4和直流发电机102采用机械轴连接传动，直流发电机102与电阻箱104电连接。当此机械传动试验台系统进行测试时，柴油机101驱动液力变矩器3，液力变矩器3驱动齿轮箱4，齿轮箱4驱动直流发电机102，直流发电机102发出电能，并通过电阻箱104消耗掉。电流传感器103检测电路中的电流，利用机械功率计算公式P＝I²R，计算机械特性曲线上的机械功率值，从而描绘实际机械特性曲线。将此实际机械特性曲线与理论机械特性曲线比较，确定误差值是否在理论误差范围内，从而确定待测试的液力变矩器3是否符合设计标准。

然而，上述机械传动试验台系统主要存在以下两点问题：1)柴油机产生的机械能量最终是电阻箱以发热形式消耗掉，该能量巨大却得不到二次利用，造成严重的能源浪费；2)通常一种柴油机的具备一种输出机械特性，只能用于检测与之机械特性匹配的液力变矩器，所以每次做不同种类液力变矩器试验时，对应的柴油机也必须更换，这不利于试验准备工作，也不便于机械安装。

发明内容

本发明提供的液力变矩器试验台以电能代替传统柴油机驱动运行，实现电能循环利用，避免使用柴油机产生废气污染环境；并且使用逆变器和驱动电机模拟多种柴油机的输出机械特性，满足具有不同机械特性的液力变矩器试验，避免在试验过程中多次更换柴油机，简化试验条件。

本发明提供的液力变矩器试验台，包括电力驱动组件和电力加载组件。

电力驱动组件包括用于提供输入力矩的驱动电机和用于为驱动电机供电的电源，电力驱动组件的输出端和液力变矩器的输入端连接，以为液力变矩器提供输入力矩。

电力加载组件包括用于提供的加载力矩的加载电机，电力加载组件的输入端和液力变矩器的输出端连接，以为液力变矩器提供加载力矩，电力加载组件的输出端与电力驱动组件连接，以使加载电机所产生的电流驱动驱动电机转动。

本发明提供的液力变矩器试验台通过使用电能代替传统柴油机驱动试验台运行，实现电能循环利用，避免使用柴油机产生废气污染环境；并且通过逆变器和驱动电机模拟多种柴油机的输出机械特性，满足具有不同机械特性的液力变矩器试验，避免在试验过程中多次更换柴油机，简化试验条件。

附图说明

图1是现有技术中机械传动试验台系统连接关系图；

图2是本发明实施例提供液力变矩器试验台的连接关系图；

图3是本发明实施例提供液力变矩器试验台的结构示意图。

附图标记说明：

1-电力驱动组件； 2-电力加载组件； 3-液力变矩器；

4-齿轮箱； 5-第一扭矩转速仪； 6-第二扭矩转速仪；

7-电源补偿单元； 8-安装座； 9-万向轴；

10-联轴器； 11-驱动电机； 12-电源；

13-第一逆变器； 21-加载电机； 22-第二逆变器；

121-电网； 122-整流器； 101-柴油机；

102-直流发电机； 103-电流传感器； 104-电阻箱。

具体实施方式

图1是现有技术中机械传动试验台系统连接关系图，图2是本发明实施例提供液力变矩器试验台的连接关系图，图3是本发明实施例提供液力变矩器试验台的结构示意图。如图1-3所示，本发明提供的液力变矩器试验台，包括电力驱动组件1和电力加载组件2。

电力驱动组件1包括用于提供输入力矩的驱动电机11和用于为驱动电机11供电的电源12，电力驱动组件1的输出端和液力变矩器3的输入端连接，以为液力变矩器3提供输入力矩。

电力加载组件2包括用于提供的加载力矩的加载电机21，电力加载组件2的输入端和液力变矩器3的输出端连接，以为液力变矩器3提供加载力矩，电力加载组件2的输出端与电力驱动组件1连接，以使加载电机21所产生的电流驱动驱动电机11转动。

具体的，电力驱动组件1还包括第一逆变器13，第一逆变器13的输入端作为电力驱动组件1的输入端，第一逆变器13的输出端和驱动电机11的输入端串联。

具体的，电力加载组件2还包括第二逆变器22，第二逆变器22的输入端与加载电机21的输出端串联，第二逆变器22的输出端作为电力加载组件2的输出端。

需要说明的是，上述的液力变矩器试验台在工作过程中，电源12为其供电，优选的电源12中还包括三相变压器，电源12供电为10kV三相交流电，经过三相变压器后，10kV三相交流电转换为690V三相交流电。690V三相交流电经过整流器122削波稳压后，转换为稳定的930V直流电。继而通过第一逆变器13转换为交流电供驱动电机11使用。驱动电机11工作，通过机械轴传动，将输出的一定转速值或扭矩值作为输入转速或输入扭矩，传输给待测的液力变矩器3。待测的液力变矩器3内部，泵轮被机械轴带动转动，涡轮通过液压油被泵轮带动旋转，输出一定的转速值或扭矩值，即为输出转速或输出扭矩。液力变矩器3通过机械轴带动电力加载组件2中的加载电机21工作，加载电机21将机械轴传输的机械能转化为电能，产生交流电。此交流电经过第二逆变器22转换为第一逆变器13可用的直流电并供给第一逆变器13使用。通过上述过程，完成液力变矩器3的机械性能检测并使得电能达到循环利用的目的。

具体的，第一逆变器13和第二逆变器22的数量均为多个。

需要说明的是，第一逆变器13和第二逆变器22为多个，并以模组式结构安装于此液力变矩器试验台中。第一逆变器13和第二逆变器22需要根据待测液力变矩器3的机械特性控制交流电机或加载电机21的输入电压(电流)，从而控制输送给待测液力变矩器3的转速或扭矩。因此，模组式结构的第一逆变器13和第二逆变器22可以根据试验中待测液力变矩器3的机械特性扩充或减少模组数量，从而实现调节第一逆变器13和第二逆变器22容量，满足待测液力变矩器3使用。本发明提供的液力变矩器试验台以此模组式逆变器代替传统柴油机，适应不同机械特性的液力变矩器的试验所需，避免多次更换柴油机，不仅简化了试验条件，而且柴油属于不可再生资源，其存在燃烧不充分且耗油量巨大的问题。在试验中将产生大量的浓烟和废气，同时伴有巨大的噪声，对环境污染非常严重，避免使用柴油符合节能环保和可持续发展的理念。

具体的，液力变矩器3和加载电机21之间还设置有齿轮箱4，齿轮箱4的输入轴和液力变矩器3连接，齿轮箱4的输出轴和加载电机21连接，齿轮箱4的输入轴和输出轴之间具有至少两个不同的传动比。

需要说明的是，液力变矩器3的输出存在大扭矩低转速和小扭矩高转速的工况，为了与加载电机21匹配，在液力变矩器3和加载电机21之间引入齿轮箱4。此齿轮箱4的输入轴和输出轴之间存在至少两个不同的传动比，在液力变矩器3输出大扭矩低转速时，齿轮箱4切换至增速档。将转矩降低，转速升高，从而与加载电机21匹配；当液力变矩器3输出小扭矩高转速时，齿轮箱4切换至减速档，将转矩提高，转速降低，从而与加载电机21匹配。

具体的，还包括第一扭矩转速仪5和第二扭矩转速仪6，第一扭矩转速仪5设置在驱动电机11的输出轴上，以检测驱动电机11的输出转速；第二扭矩转速仪6设置在加载电机21的输入轴上，以检测加载电机21的输入转速。

需要说明的是，第一扭矩转速仪5可用来检测驱动电机11输送给待测液力变矩器3的转速和扭矩，第二扭矩转速仪6可用来检测加载电机21输送给待测液力变矩器3的转速和扭矩。在此液力变矩器试验台中，通过速度控制模式和扭矩控制模式进行试验。速度控制模式为通过控制驱动电机11输入电压(电流)从而控制其输送给待测液力变矩器3的转速值为理论转速值，通过第一扭矩转速仪5检测实际的扭矩值，从而得到实际机械特性曲线，通过实际机械特性曲线与理论机械特性曲线对比，确定液力变矩器3输入机械特性是否符合设计标准。扭矩控制模式下，加载电机21处于再生发电状态，通过控制加载电机21输入电压(电流)从而控制其输送给待测液力变矩器3的扭矩值为理论扭矩值，通过第一扭矩转速仪5检测实际的转速值，从而得到实际机械特性曲线，通过实际机械特性曲线与理论机械特性曲线对比，确定液力变矩器3输出机械特性是否符合设计标准。

优选的，在第一扭矩转速仪5和液力变矩器3之间还设置有万向轴9，因为不同的液力变矩器3用于传输的机械轴设定位置常常不同，不能保证其与驱动电机11的机械轴位于同一直线上，当存在夹角时，万向轴9以其有较大的角向补偿能力，实现所联接的两个机械轴连续回转，并可靠地传递扭矩和转速。

优选的，在加载电机21和齿轮箱4之间还连接有联轴器10，用于连接齿轮箱4和加载电机21机械轴并传递扭矩。在高速传动过程中，起到缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。

具体的，电源12包括电网和整流器122，整流器122连接在电网和电力驱动组件1之间。

需要说明的是，电源12包括电网和整流器122，电网优选常用的10kV的高压交流电网，使本液力变矩器试验台适用性较大，不受电网电压局限。通常10kV的高压交流电还需经过三相变压器后，转换为690V的交流电。整流器122的主要作用是将转换后的690V的交流电变为930V的直流电，经过滤波后供给第一逆变器13或第二逆变器22使用。

具体的，还包括电源12补偿单元7，电源12补偿单元7连接在电力加载组件2的输出端和电力驱动组件1之间，以根据电力驱动组件1所需的电流和电力加载组件2所产生的电流调整电力加载组件2的电流与电源12所提供的电流的比例。

需要说明的是，在此液力变矩器试验台中能实现电能的循环利用，仅在整个系统的机械和电气传输过程中存在少量损耗，通过电源12补偿单元7根据电力驱动组件1所需电流和电力加载组件2所产生的电流调整电源12提供的电流比例。在此液力变矩器试验台开始时，电网121电流启动系统运行，当系统稳定运行后，电网121电流仅在于维持系统继续运行，补偿机械和电气损耗部分的电能。

具体的，驱动电机11和加载电机21均为交流电机。

需要说明的是，交流电机为目前最常用的电机，是能实现机械能和交流电能相互转换的机械。与直流电机相比，交流电机由于没有换向器，结构简单，制造方便，容易制成高转速、高电压、大电流、大容量的电机。交流电机的额定功率范围较大，一般为几瓦到几十万千瓦，甚至上百万千瓦，完全能够满足系统试验需要。

具体的，还包括用于固定液力变矩器3、驱动电机11和加载电机21的安装座8。

需要说明的是，将液力变矩器3、驱动电机11和加载电机21安装在同一安装座8上，便于三者之间的机械轴稳定连接，减小在机械传输中的损耗，从而实现节能的目的。

本发明提供的液力变矩器试验台通过使用电能代替传统柴油机驱动试验台运行，实现电能循环利用，避免使用柴油机产生废气污染环境，节能减排；并且通过逆变器和驱动电机11模拟多种柴油机的输出机械特性，满足具有不同机械特性的液力变矩器3试验，避免在试验过程中多次更换柴油机，简化试验条件。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种液力变矩器试验台，其特征在于，包括电力驱动组件和电力加载组件；

所述电力驱动组件包括用于提供输入力矩的驱动电机和用于为所述驱动电机供电的电源，所述电力驱动组件的输出端和液力变矩器的输入端连接，以为所述液力变矩器提供所述输入力矩；

所述电力加载组件包括用于提供的加载力矩的加载电机，所述电力加载组件的输入端和所述液力变矩器的输出端连接，以为所述液力变矩器提供所述加载力矩，所述电力加载组件的输出端与所述电力驱动组件连接，以使所述加载电机所产生的电流驱动所述驱动电机转动。

2.根据权利要求1所述的液力变矩器试验台，其特征在于，所述电力驱动组件还包括第一逆变器，所述第一逆变器的输入端作为所述电力驱动组件的输入端，所述第一逆变器的输出端和所述驱动电机的输入端串联。

3.根据权利要求1或2所述的液力变矩器试验台，其特征在于，所述电力加载组件还包括第二逆变器，所述第二逆变器的输入端与所述加载电机的输出端串联，所述第二逆变器的输出端作为所述电力加载组件的输出端。

4.根据权利要求3所述的液力变矩器试验台，其特征在于，所述第一逆变器和所述第二逆变器的数量均为多个。

5.根据权利要求1或2所述的液力变矩器试验台，其特征在于，所述液力变矩器和所述加载电机之间还设置有齿轮箱，所述齿轮箱的输入轴和所述液力变矩器连接，所述齿轮箱的输出轴和所述加载电机连接，所述齿轮箱的输入轴和输出轴之间具有至少两个不同的传动比。

6.根据权利要求1或2所述的液力变矩器试验台，其特征在于，还包括第一扭矩转速仪和第二扭矩转速仪，所述第一扭矩转速仪设置在所述驱动电机的输出轴上，以检测所述驱动电机的输出转速；所述第二扭矩转速仪设置在所述加载电机的输入轴上，以检测所述加载电机的输入转速。

7.根据权利要求1或2所述的液力变矩器试验台，其特征在于，所述电源包括电网和整流器，所述整流器连接在所述电网和所述电力驱动组件之间。

8.根据权利要求1或2所述的液力变矩器试验台，其特征在于，还包括电源补偿单元，所述电源补偿单元连接在所述电力加载组件的输出端和所述电力驱动组件之间，以根据所述电力驱动组件所需的电流和所述电力加载组件所产生的电流调整所述电力加载组件的电流与所述电源所提供的电流的比例。

9.根据权利要求1或2所述的液力变矩器试验台，其特征在于，所述驱动电机和所述加载电机均为交流电机。

10.根据权利要求1或2所述的液力变矩器试验台，其特征在于，还包括用于固定所述液力变矩器、所述驱动电机和所述加载电机的安装座。