專利名稱:電扇性能綜合測量裝置的制作方法
本實(shí)用新型涉及一種測量電扇(包括臺扇、落地扇、換氣扇)的風(fēng)量及扭矩——轉(zhuǎn)速特性的綜合測量裝置。
現(xiàn)有對于電扇的風(fēng)量及扭矩——轉(zhuǎn)速特性的測量都是利用各自的測量裝置分別進(jìn)行的。臺扇的風(fēng)量測量按國標(biāo)GB158－82的規(guī)定一般應(yīng)在壁面光滑、氣密性較好的風(fēng)量室中利用兩個(gè)風(fēng)速表進(jìn)行。測量時(shí)先分別測出各測量點(diǎn)(一般取15－16個(gè)測量點(diǎn))的風(fēng)速平均值，然后再算出各測量點(diǎn)的風(fēng)速平均值與風(fēng)速表所在位置的環(huán)面積的乘積之和即為該臺扇的體積風(fēng)量(立方米／分)。這種測量方法的缺點(diǎn)有三個(gè)。第一個(gè)缺點(diǎn)是測量時(shí)間長，測一次風(fēng)量一般需要一個(gè)小時(shí)，即便采用步進(jìn)電機(jī)來移動測量點(diǎn)，用光電頭測風(fēng)速，用計(jì)算機(jī)作自動計(jì)算的改進(jìn)方案，測一次風(fēng)量也需要20分鐘左右。第二個(gè)缺點(diǎn)是測量的重復(fù)誤差大，同一臺風(fēng)扇在不同的時(shí)間、地點(diǎn)、氣候條件下測得的風(fēng)量往往不同，風(fēng)量的重復(fù)性誤差為(2－10)立方米／分。第三個(gè)缺點(diǎn)是通用性差，不能用來測量換氣扇等的風(fēng)量。
換氣扇的風(fēng)量測量按輕工部標(biāo)準(zhǔn)SG395－85規(guī)定一般應(yīng)在風(fēng)洞中進(jìn)行。測量時(shí)先測出風(fēng)洞的靜壓、環(huán)境溫度、壓力和洞前流量孔板的靜壓差，再通過公式算出所測換氣扇的風(fēng)量，這種測量方法的缺點(diǎn)是投資費(fèi)用高(約20萬元)、占地面積大(60m2以上)、使用不方便，并且由于計(jì)算公式中的流量系數(shù)不易確定(它受流量孔板的加工精度影響很大)而影響了測量精度，這種測量方法的風(fēng)量測量誤差一般為(1～2)％。
現(xiàn)有對各種電扇的扇葉扭矩——轉(zhuǎn)速特性的測量方法一般是先測出電機(jī)在不同電壓下拖動扇葉的轉(zhuǎn)速，再去掉扇葉，在相同轉(zhuǎn)速與對應(yīng)電壓下測量負(fù)載力矩，從而測得扇葉的扭矩——轉(zhuǎn)速特性(見82年4月“家電科技”中“電扇扇葉設(shè)計(jì)”一文)。這種測量方法的缺點(diǎn)是操作不方便、效率低、精度差，并且不能模擬扇葉的真實(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)條件。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種通用性好、測量精度高、測量速度快、使用方便并且投資省的電扇性能綜合測量裝置。
下面結(jié)合附圖來詳細(xì)說明本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)及其工作原理。
圖1為本實(shí)用新型電扇性能綜合測量裝置的基本結(jié)構(gòu)簡圖。
圖2為風(fēng)量測量儀的正視圖。
圖3為風(fēng)量測量儀的側(cè)視圖。
圖4為扭矩測量儀的結(jié)構(gòu)簡圖。
圖5為電控制臺的工作原理框圖。
本實(shí)用新型裝置的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，它包括風(fēng)量測量儀1，扭矩測量儀2，測速光電頭3及帶單板機(jī)的電控制臺4等主要組成部分。
本風(fēng)量測量儀測量電扇風(fēng)量不是采用前已述及的使用常規(guī)風(fēng)速表先測量風(fēng)速、再計(jì)算出風(fēng)量的方法，而是采用先測量出空氣對電扇的推力、再計(jì)算出風(fēng)量的方法從而取得了快速、高精度的測量效果。圖2及圖3就是本裝置的風(fēng)量測量儀的結(jié)構(gòu)簡圖，它由上平臺11及下平臺5兩部分組成，在上平臺11的上表面固定著被測電扇(圖中未示出)，同時(shí)在上平臺的中心位置開有一個(gè)小孔G，它剛好套在推力傳感器7頂部的小軸上，推力傳感器7定位并固定在下平臺5的中心位置，它的引出線接在四芯插座8上。下平臺5支撐在三個(gè)可調(diào)整風(fēng)量儀水平的可調(diào)支座6上。為了保護(hù)傳感器，在上、下平臺上裝有一個(gè)安全銷12，儀器不工作時(shí)必須插上，以防止傳感器因過載而產(chǎn)生永久變形。但在儀器工作時(shí)則必須拔出。在上平臺的底面及下平臺的上表面都對應(yīng)的固定著由四塊導(dǎo)軌9所組成的兩條對稱布置的平行軌道，上下軌道之間放有四顆鋼球10(即每塊導(dǎo)軌上放一顆鋼球)。因此，上平臺11可以帶著被測電扇沿導(dǎo)軌作自由移動，鋼球10的摩擦阻力很小，其值可通過標(biāo)定予以修正。由于下平臺上表面的四塊導(dǎo)軌9均為V形導(dǎo)軌，而上平臺底面的四塊導(dǎo)軌9中，位于右側(cè)的兩塊為V形導(dǎo)軌，位于左側(cè)的兩塊導(dǎo)軌為平導(dǎo)軌，從而可以降低對于兩條平行軌道的平行度要求。當(dāng)被測電扇通電旋轉(zhuǎn)時(shí)，空氣對扇葉產(chǎn)生的推力就迫使傳感器7發(fā)生變形而輸出電訊號，電訊號通過連在插座8上的電纜線B(見圖1)輸入電控制臺中。
扭矩測量儀2的結(jié)構(gòu)簡圖見圖4，它是利用φ400毫米的臺扇電機(jī)改裝而成的。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為把電機(jī)外殼27設(shè)計(jì)成如圖中所示的均勻?qū)ΨQ的形狀，以消除附加力矩的影響，外殼27通過一個(gè)傳力件32與扭矩傳感器29直接相連接，它的前后兩端分別支承在滾珠軸承28和扭矩傳感器29上，因此，電機(jī)外殼27是可以迥轉(zhuǎn)的，迥轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦阻力矩很小，并可通過標(biāo)定予以修正，在電機(jī)轉(zhuǎn)子軸30的前端裝有可更換的小軸31，以便于不同孔徑的扇葉使用，當(dāng)被測電扇扇葉旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子上所受到的電磁扭矩Mc與扇葉上所受到的空氣作用的扭矩Mz和轉(zhuǎn)子的空轉(zhuǎn)扭矩Mo(即摩擦阻力矩)相平衡，即Mc＝Mz＋Mo，與此同時(shí)，電機(jī)外殼27上也受到一個(gè)與Mc大小相等而方向相反的反作用電磁扭矩M’c。因而，使電機(jī)外殼27發(fā)生轉(zhuǎn)動，將扭矩M’c傳給了扭矩傳感器29，扭矩傳感器29在M’c的作用下發(fā)生變形而輸出的電訊號通過連在插座33上的電纜線C輸入電控制臺4中(見圖1)。
測速光電頭3輸出的轉(zhuǎn)速電訊號通過電纜線A輸入電控制臺4中(見圖1)。
電控制臺4除了在面板上裝有一些常規(guī)的儀表和指示燈外，其主要功能就是在電扇性能測量時(shí)對單板機(jī)進(jìn)行操作，圖5為電控制臺4的測量工作原理框圖，框圖中的濾波器用以濾除電網(wǎng)來的干擾電壓，直流電源用以變交流220V為直流±12V和±5V，其中±12V供通道放大器用，±5V供單板機(jī)用，＋5V供放大整形器及測速光電頭用，框圖中的單板機(jī)為WJB85－1型，它帶有12位高精度的A／D變換器。單板機(jī)采樣一次，就是進(jìn)行一次A／D變換，即把放大器放大后的模擬量變成數(shù)字量并存入到程序指定的單板機(jī)RAM中。單板機(jī)工作就是在執(zhí)行程序。風(fēng)量、扭矩、轉(zhuǎn)速等測量程序，均已事先編制好并固化在單板機(jī)ROM中。操作人員根據(jù)不同的測試項(xiàng)目，通過鍵盤操作，讓單板機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的程序。
風(fēng)量測量程序中包括了風(fēng)量Q跟推力T的計(jì)算式Q＝ (1016·71)/(b) ()/() (Af·T(273＋t))/(Pat) 〔米3／分〕式中Af－電扇扇葉盤面面積 〔米2〕T－空氣作用在電扇上的推力 〔牛頓〕t－測量時(shí)的環(huán)境溫度 〔℃〕Pat－測量時(shí)環(huán)境大氣壓力 〔牛頓／米2〕(泊)b－風(fēng)量系數(shù)，對換氣扇b＝1，對臺扇、落地扇b＝0.4還包括了推力T跟風(fēng)量儀輸出的電訊號的關(guān)系式T＝K1U1＋C1 〔牛頓〕式中U1－風(fēng)量儀的電訊號經(jīng)放大器放大后的電壓值〔mv〕
K1、C1為標(biāo)定系數(shù)扭矩測量程序中，包括了扭矩Mc跟扭矩儀輸出的電訊號的關(guān)系式Mc＝K2U2＋C2〔牛頓·米〕式中U2－扭矩儀的電訊號經(jīng)放大器放大后的電壓值〔mv〕K2、C2為標(biāo)定系數(shù)還包括了扇葉功耗Pf的計(jì)算式Pf＝ (πn)/30 Mc 〔瓦〕式中n－扇葉轉(zhuǎn)速 〔轉(zhuǎn)／分〕操作人員在測量準(zhǔn)備階段，通過鍵盤把上述Af、T、t、Pat、b、K1、C1、K2、C2等參數(shù)輸入到單板機(jī)RAM單元中。
進(jìn)行風(fēng)量或扭矩測量時(shí)，風(fēng)量儀或扭矩儀輸出的微弱電訊號，經(jīng)過通道放大器放大后輸入到單板機(jī)中。操作人員通過鍵盤啟動風(fēng)量測量程序(或扭矩測量程序)后，單板機(jī)先對被測訊號采樣16次(約需20秒)并計(jì)算出平均值，然后再根據(jù)該測量程序中的關(guān)系式算出推力T、風(fēng)量Q(或扭矩Mc、扇葉功能Pf)，最后控制打印機(jī)把計(jì)算結(jié)果打印出來。
進(jìn)行轉(zhuǎn)速測量時(shí)，測速光電頭根據(jù)扇葉遮光、扇葉間透光的原理，輸出間斷的脈沖電訊號，經(jīng)過放大整形后變成方波再輸入到單板機(jī)中。操作人員通過鍵盤啟動轉(zhuǎn)速測量程序，該程序先在20秒內(nèi)計(jì)算出方波總數(shù)，然后再換算成每分鐘的電扇轉(zhuǎn)速，最后控制打印機(jī)把結(jié)果打印出來。
綜上所述，本實(shí)用新型電扇性能綜合測量裝置的特點(diǎn)為1.通用性好它可以在風(fēng)量室和流水線上用于200、250、300、350毫米及400毫米扇葉的性能特性測量。即可給出電扇的風(fēng)量Q、扇葉的功耗特性Pf＝f(n)及扭矩特性Mc＝f(n)。
2.測量精度高，由于單板機(jī)運(yùn)算公式中已將溫度、大氣壓等因素進(jìn)行了修正，故測量所得數(shù)據(jù)可以消除溫度和氣壓的影響。試驗(yàn)證明本裝置的風(fēng)量重復(fù)誤差為(1～2)立方米／分，而現(xiàn)有測量裝置的風(fēng)量重復(fù)誤差為(2－10)立方米／分。
3.測量的速度快。與現(xiàn)有測量裝置相比，本裝置的扭矩測量速度提高約5倍，風(fēng)量測量速度提高約(10－20)倍。試驗(yàn)證明現(xiàn)有測量裝置每測一點(diǎn)的Mc、n、pf值約需(5－10)分鐘，每測一次風(fēng)量約需20分鐘，而本裝置每測一點(diǎn)的Mc、n、pf值及每測一次風(fēng)量均只需一分鐘左右。
4.投資省，由于可省去進(jìn)口風(fēng)速表及風(fēng)洞建設(shè)，約可節(jié)省投資15萬元。
5.占地面積小，對換氣扇風(fēng)量測量來說，現(xiàn)有測量裝置占地面積在60m2以上，而本裝置只需占地20m2。
6.可用于電扇性能的科研試驗(yàn)工作。它可以同時(shí)打印出pf＝f(n)、Mc＝f(n)及Q＝f’(n)的數(shù)據(jù)，從而為研究電扇性能提供科學(xué)依據(jù)。
7.自動化程度高，勞動條件好，使用方便。可以大大減輕風(fēng)量室測試工作量和操作人員勞動量。
實(shí)施例一。
杭州電扇廠使用本電扇性能綜合測量裝置，對10臺φ400毫米的臺扇進(jìn)行了性能測試，其主要技術(shù)指標(biāo)如下
風(fēng)量重復(fù)性誤差(8次)小于1立方米／分扭矩精度±1％轉(zhuǎn)速精度±1轉(zhuǎn)／分其中扭矩曲線測量了十個(gè)點(diǎn)，共10分鐘實(shí)施例二。
蘇州廚房用具廠使用本電扇性能綜合測量裝置，對20臺φ250毫米的換氣扇進(jìn)行了性能測試，其主要技術(shù)指標(biāo)如下風(fēng)量重復(fù)性誤差(8次)小于0.01立方米／秒扭矩精度±1％轉(zhuǎn)速精度±1轉(zhuǎn)／分實(shí)施例三北京電扇廠使用本電扇性能綜合測量裝置，對10臺φ400毫米的落地扇進(jìn)行了性能測試，其主要技術(shù)指標(biāo)如下扭矩重復(fù)性誤差小于0.02牛頓一米風(fēng)量精度±1％轉(zhuǎn)速精度±1轉(zhuǎn)／分
權(quán)利要求
1.一種用于測量電扇性能的綜合測量裝置，其特征在于它包括有風(fēng)量測量儀1、扭矩測量儀2、測速光電頭3及裝有單板機(jī)的電控制臺4；風(fēng)量測量儀1用推力傳感器7來測量風(fēng)量，扭矩測量儀2用扭矩傳感器29來測量扭矩，用測速光電頭3來測量轉(zhuǎn)速；由推力傳感器7、扭矩傳感器29及測速光電頭3所輸出的電訊號，分別通過電纜線B、C和A輸入電控制臺4中，其中電纜線B和C中的電訊號先經(jīng)過通道放大器放大再輸入單板機(jī)中進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，電纜線A中的電訊號先經(jīng)過放大整形器把訊號放大并變成方波再輸入單板機(jī)中進(jìn)行轉(zhuǎn)速測量，單板機(jī)根據(jù)事先標(biāo)定好的推力-電訊號關(guān)系式、扭矩-電訊號關(guān)系式、風(fēng)量計(jì)算式及扇葉功耗計(jì)算式，按照操作人員給定的測量程序自動進(jìn)行運(yùn)算，最后把風(fēng)量Q、扭矩Mc、功耗Pf及轉(zhuǎn)速n的運(yùn)算結(jié)果自動打印在紙帶上輸出。
2.權(quán)利要求
1中所述的電扇性能綜合測量裝置，其特征在于風(fēng)量測量儀1中采用了小量程推力傳感器7及滾珠導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)。
3.權(quán)利要求
1中所述的電扇性能綜合測量裝置，其特征在于風(fēng)量測量儀1的上、下平臺上裝有一個(gè)安全銷12。
4.權(quán)利要求
1中所述的電扇性能綜合測量裝置，其特征在于下平臺5支撐在三個(gè)可調(diào)整風(fēng)量儀水平的可調(diào)支座6上。
5.權(quán)利要求
1中所述的電扇性能綜合測量裝置，其特征在于扭矩測量儀2中的電機(jī)外殼27通過一個(gè)傳力件32與扭矩傳感器29直接相連接。
6.權(quán)利要求
1中所述的電扇性能綜合測量裝置，其特征在于扭矩測量儀2中的電機(jī)轉(zhuǎn)子軸30的前端裝有可更換的小軸31。接相連接。
7.權(quán)利要求
1中所述的電扇性能綜合測量裝置，其特征在于扭矩測量儀2中的電機(jī)轉(zhuǎn)子軸30的前端裝有可更換的小軸31。
專利摘要
本實(shí)用新型涉及一種測量電扇(包括臺扇、落地扇及換氣扇)的風(fēng)量及扭矩——轉(zhuǎn)速特性的綜合測量裝置，它包括有風(fēng)量測量儀(1)、扭矩測量儀(2)、測速光電頭(3)及裝有單板機(jī)的電控制臺(4)。與對風(fēng)量及扭矩轉(zhuǎn)速特性分別進(jìn)行單獨(dú)測量的現(xiàn)有測量裝置相比。
文檔編號G01P3/00GK87205307SQ87205307
公開日1988年10月12日 申請日期1987年11月24日
發(fā)明者朱孝業(yè), 李樣璞, 印家坤 申請人:北京航天工業(yè)部第七○一研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan