汽车发电机沙尘试验技术要求--沙尘试验箱 发电机如何操作

1. 设备名称

汽车发电机沙尘试验箱

2. 设备用途

用于汽车发电机进行防尘试验。

3. 依据标准

QC/T 729——2005      汽车用交流发电机技术条件

GB/T 4942.1——2001   旋转电机外壳防护分级（ＩＰ代码）23100NDS00  [7]       交流发电机（NDS日产）

注：本技术要求还引用通用相关标准中内容，具体要求按本技术要求中试验方法项规定为准。

4. 试验方法

A : 行业标准（QC/T 729——2005）防尘试验：将被试电机放置在试验箱内，试验箱内灰尘浓度为２kg/m3。使用真空泵将箱内空气抽入电机，抽气速度应不超过每小时６０倍壳内容积空气体积。在任何情况下，压力计上的压差应不超过２kPa（20mbar）,抽气速度在每小时４０～６０倍壳内容积体积，共进行２小时试验为止。

B : 通用标准灰尘试验：发电机必须能够在如下所述充满灰尘的条件下运行96小时，而不损坏其满足性能规范中规定要求的能力。测试样品应放置在一个充满灰尘的测试室内，并具有充分的空气流动性，以保持50.0g/m3的灰尘浓度。另外：

1． 采用合适的匹配调压器连接器完成电连接。

2． 采用符合SAE J726 b中所述颗粒等级的灰尘。

3． 将进气口空气温度限定在+71℃。

4． 在6500 rpm和50%额定负荷下运行发电机96小时。

5． 完成所需小时数后，让发电机恢复至室温，然后在6500 rpm转速先测试满负荷输出。

C : 日产标准（23100NDS00  [7]）粉尘试验

发电机安装于粉尘试验装置

发电机按以下条件运转

 

转速

输出电流

周围温度

冷 / 热机器

调整电压

 

0      5000r/min

 

 

0    以下

额定输出的50%

—

从冷态开始工作

—

 

粉尘的种类： GB 13269-1991煤飞灰粉尘/或GB/T 13268-1991黄土尘

粉尘浓度：3000（mg/m3）以上

相对湿度：无规定

搅拌时间：5秒、停止时间：15分钟，反复此操作

总计运转时间：8小时

发电机运转情况如右图

5. 控制方式

本试验台能够按照试验方法中规定的要求自动完成相关试验后到时间自动停止。

6. 设备结构、功能及试验要求

试验箱符合GB/T 4942.1——2001要求，试验箱能够按相关标准要求完成规定的试验。该设备由三部分组成：拖动装置、抽气装置和试验箱。试验箱工作室内壁和发电机安装支座均为全不锈钢结构。箱体内容积：８00×８00×８00mm3，。箱门有观察窗。试验箱具有沙尘烘干功能，能保持试验用粉尘干燥。试验箱有金属筛网，筛丝直径为５０µm金属方孔筛，筛孔尺寸为７５µm。拖动装置、抽气装置要与箱体做成整体或自身成一整体。

箱体侧面有一Ф50mm的穿线孔。

试验箱工作电压380V±10﹪，试验台可以在环境温度－10～50℃下连续长期工作；

吹沙量可按试验方法规定的要求进行条节，并自动控制（停止时间、吹沙时间可设定的范围：0~24h）。

试验台有显示装置，可以显示发电机输出电压、输出电流、工作转速、环境温度。

发电机有28V和14V两种工作电压，相关负载工作电压要求与发电机工作电压一致，发电机负载箱采用纯电阻型负载。拖动轮包含多契带（8峰）和三角带（A型）。

抽气装置有空气流量计、压力计、空气流量调节阀，抽气装置有过滤装置，防止沙尘进入真空泵（建议用发动机空滤）。由抽气装置至沙尘箱的连接管要可承受200mbar以上的负压差不变形。试验箱内与电机连接的抽气软管接口处直径为Φ150mm。

发电机支座和抽气装置设计方案需要经过用户确认。

7. 控制参数量程及精度要求

箱体温度范围：0~100℃         控制精度：±2℃

发电机负载电流：0~150A         控制精度：±

发电机工作转速：0~6500 r/min    控制精度：±5 r/min

（以发电机实际工作转速为准，测量可采用测拖动轴经变比显示。）

空气流量量程：0~0.5m3/h       精度等级： 0.1m3/h

压力计量程：0~50mbar         精度等级： 5 mbar

zui大抽气速率：大于1 m3/h

zui大抽气负压差：大于50mbar

8. 干扰抑制功能

试验控制装置不应产生干扰信号影响被试产品的工作。

本标准未规定处以国家相关标准为准。

9. 附件要求

试验夹具                      一套

试验台专用、通用工具          一套

设备说明书                    两本       （纸质和电子版）

电气原理图                    两份       （纸质和电子版）

（包括：抽气装置及试验箱，含电器元件清单）

试验台拖动装置及发电机支座图纸  两份     （纸质和电子版）

1公斤装干燥滑石粉            10袋（密封防潮）

10. 设备验收

设备由用户验收，验收以本技术要求为依据进行，设备各项功能、精度、可靠性需符合本要求的相关规定。验收分为预验收和终验收。预验收在出卖人所在地进行；终验收在买受人现场进行。

附图1

发电机外形尺寸图

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

发电机外形尺寸表

尺寸代号

A

B

C

D

变化范围（mm）

100~150

140~160

120~190

120~230

 

其中发电机皮带轮直径变化范围为：50～80mm

附图：2

发电机接线图

 

         

 

 

要求说明：与发电机连接的电线均采用耐高温电线并且与发电机连接端装有接线鼻子（接线孔为：Φ10和Φ6两种）；接线端子+和接线端子—为与外接负载箱连接端子，蓄电瓶用户自备。

摘要：介绍了汽车发电机转子动平衡自动去重系统设计，对比了两种实际应用系统的优缺点，有针对地提出了系统各部分设计方案的改进方法，为提高汽车发电机转子自动动平衡设备的制造水平提出了实用方法。
关键词：汽车发电机；转子；自动动平衡

随着汽车发电机转子转速的提高，对转子不平衡的控制要求越来越严格，因此，转子的动平衡越来越受到发电机生产单位和发动机主机生产单位的重视。

对汽车发电机转子的动平衡，目前普遍还是采用手工动平衡的方法，这种方法有如下缺点： ① 效率低。由于操作员凭经验操作，因而往往一台转子动平衡要反复多次； ② 精度差。由于加工中人的因素，因而平衡品质不可避免地会受人的情绪等影响； ③ 操作员劳动强度大。因此，在大规模生产中手工动平衡方法必然被机器自动加工所代替，目前，国内只有一些条件较好的发电机生产单位配备了相关设备，其中有国内科研单位开发生产的，也有引进的，但它们各自存在不足。从引进设备来讲，虽然其技术比较先进，性能较好，但存在成本较高、维护困难和不太适合中国国情等缺点。就国产设备来讲，也主要存在测试稳定性不够、调整操作复杂和机械系统设计自动化程度低等不足。因此，如何改进国产设备的设计，使其更好地满足国内需要，对节约外汇，提高国产设备的制造水平和发展经济具有重要的现实意义。

1汽车发电机转子动平衡自动去重方法

汽车发电机转子动平衡一般采用的是去重法［1,2］。图1为某一汽车发电机转子(六爪极)的结构示意图，一般利用其左右端面作为去重校正平面，其去重过程如下：首先利用动平衡测试仪测试，给出不平衡量等效到两校正平面的量，即在两端面上的去重位置(相对基准位置的相位角度)和去重量，去重量是以“重径积”的形式给出的，即被去质量与其距离转子回转中心的距离的乘积［3］。

图1转子外形及去重位置示意图

由图1可见，在转子左右端面上比较方便的去重位置为端面和端面肩部，采用这两种在左右两端面上校正时，可以采用去重钻头不动而通过转子转位来获得去重的相位位置，也可以采用转子固定而钻头在以转子回转中心为圆心的圆周上运动来获得去重的相位位置。第一种方法动力头设计较为简单，但转子夹紧的夹具设计复杂，两动力头不能同时进给，因而加工效率较低；第二种方法必须保证钻头的运动轨迹圆严格地以转子回转中心为回转中心，这是此方法加工的主要误差来源。此方法有如下的优点：①两动力头可以同时进给，效率较高；②钻头工进量控制方便。但它存在着动力头设计复杂，控制系统要求较高、较为复杂，因而制造成本高，在实际使用中采用这种方案的设备较少，而大多采用端面肩部的去重方案。

采用左右端面肩部去重时，去重钻头只在进给方向运动，转子上去重位置只能由转子转位获得。该方法的优点是，①动力头设计简单，可直接采用通用的动力头；②去重位置在端面肩部，接近于转子的最大外圆，因而单位质量的去重量大；③没有同时动作要求，也就没有相应的控制要求，控制系统设计简单。其缺点是，①动力头不能同时进给，效率较低；②实现去重钻头的精确工进困难。但总的来说，这种方案系统设计简单可靠，设备制造成本低，比较有竞争力。

2汽车发电机转子动平衡自动去重关键设计

转子动平衡自动去重设计，关键要解决高精度和高效率两方面的问题。提高转子动平衡精度的关键在于：

① 提高测量精度。测量精度取决于测试设备，转子动平衡自动去重系统中，测试设备是较为关键的部分之一。动平衡测试方法很多，应用在生产中，要求其测试稳定性好，调整简单方便，目前它的发展方向是向信号处理的全数字化，即整个测试信号处理完全由数字处理系统取代模拟电路［4］。

图2动力头结构示意图

② 提高去重加工精度。影响去重加工的因素归纳起来有如下两方面：一方面是去重加工的相位位置，另一方面是去重量。提高去重重量的精度控制关键是要精确控制去重钻头的工进位置(即动力头刚接触转子时开始工进)及钻头进给深度，此时可采用图2所示的动力头结构［5］。

要提高生产效率，就是要缩短一个转子的动平衡加工时间，包括测试时间、加工装夹时间、加工时间和复测时间。这可采取如下措施：

① 加快测试过程。这一部分和测试方法直接相关，采用快速稳定的测试方法，是缩短测试时间的主要途径。

图3转子自动装夹机构示意图

② 缩短装夹时间。在转子去重加工前应对转子进行必要的装夹，对于动力头中钻头转位的端面去重方法，转子在加工过程中是固定不动的，只需在加工前对转子进行周向定位，装夹过程较为简单；对于加工中转子转位的端面肩部去重方法，因在去重时靠转子转位来确定去重位置，所以必须对转子进行很好的装夹处理，以保证转子精确转位。而人工完成这些操作是比较费时的，可采用如图3所示的自动装夹机构。其操作过程如下：

当机构检测到转子放下的信息后，由气缸1将转子推至转位活套，活套内有弹性楔块，用于捕捉转子上的基准键槽，转子由气缸1推到位后，由转位电机(步进电机或伺服电机)带动活套旋转；当活套楔块旋转至键槽位置时，弹性楔块自动插入键槽，利用楔块带动转子做转位旋转；当转子平衡加工完成后，由顶出气缸2将转子顶出活套至初始位置，由卸料机构取走转子(气缸2的缸径要大于气缸1的缸径，以保证在气缸1不卸载的情况下能顺利地将转子顶回)。利用这一机构，转子的定位装夹均是自动完成的，省去了人工操作时间。

③ 缩短平衡加工时间。平衡加工时间由钻头钻削时间决定，对于采用端面肩部去重方法，因去重部位只能在转子爪极上进行，因此最后的去重位置必须落实到某几个爪极上完成。这里就需有一套算法［3］，要将左右端面上任意角度和大小的不平衡量分别分配到爪极上。如六爪极的转子，在某一端面较多有3个相邻的爪极上分配有去重量，利用它们的矢量和来合成其端面上的总的去重量和去重角度位置。由于这种方法去重时转子必须通过转位才能使动力头在要求的爪极上去重，动力头重复运动的次数较多，所以这种方法需要的加工时间较长，但可以通过缩短动力头退刀时间来缩短整个加工过程的时间。 柴油发电机组应用范围

　　作为应急、备用电源，无论是单机运行还是并联运行其稳定性十分重要。在柴油发电机组实际运行中，由于种种原因供油有干扰，产生干扰力矩，这种干扰力矩在单机运行时产生的影响不严重，但在并联运行时容易产生交互振荡。本文对象是柴油发电机组并联运行时产生的功率交互振荡，对其进行分析、控制，最后消除了振荡现象，所做具体工作如下:

　　1.对产生功率交互振荡的原因进行分析，得出这种振荡现象产生的原因是由供油干扰造成的;

　　2.对现在消除功率交互振荡的措施和控制方法进行分析，找出这些措施、方法的不足，加以改进;

　　3.分析发电机转子方程，找出角速度和电磁功率在加负荷和有干扰两种情况下的变化规律，借以判断功率变化是由加负荷造成的还是由供油有干扰造成的;

　　4.由3分析出结果，如果是负荷变化的原因，控制不加入;如果是由供油干扰的原因，就施加控制。控制方法是在调速器始端加入负反馈，反馈信号为，控制规律采 用PID控制规律;

　　5.通过Matlab仿真得出振荡现象、验证控制方法，得出控制方法在短时间(10s)和长时间(600s)起到了较好的效果，控制方法正确。

　　1.控制点是在机组的调速器上，但由于调速器调节速度缓慢，反应没有励磁系统反应快，把控制规律加在励磁系统这一点值得考虑。

　　2.在分析发电机转子方程时，没有考虑加负荷和有干扰一起发生的情况，这一点萨登公司在以后研究中会加以考虑。

　　目前，为了满足战时供电保障需求，在我国*军港配备了小型移动式柴油发电机组。但是，对于用电量不大的码头，如果配备一台大中型可移动式小型柴油发电机组，由于容量大，机组体积、重量将增大，这样就会失去移动式柴油发电机组的机动、灵活性;如果配备多台小型的机组，这就需要这些机组并联运行，来满足战时供电保障需求。考虑到电能的经济性和利用率的情况下，一般场合都配有两台以上的柴油发电机组。一方面，随着负载量的变化，供电系统投入运行的发电机组的台数要不断地变化;另一方面，当系统发生某些故障时，往往也要求能将备用机组迅速投入运行。多台柴油发电机组并联运行比单机运行有许多优点:

　　1.提高供电质量，电压稳定。特别是当大负荷投入时，往往引起电压和频率的波动，并联运行可以减轻这种波动。

　　2.提高了供电的可靠性。多台机组并联运行，一方面，即使有机组发生故障，只须将故障机组切除，仍可保证重点负荷用电需要;另一方面，系统有更大的备用能量，可以应对意外情况。

　　3.经济性好，供电方式灵活。采用并联运行可根据实际负荷的大小，决定并联运行机组的台数。避免运行中出现的“大马拉小车”或“小马拉大车”的现象。

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