Динамометр

редактировать
Ранний гидравлический динамометр с измерением крутящего момента собственного веса

A динамометр или «динамометрический стенд» для Короче говоря, это устройство для одновременного измерения крутящего момента и частоты вращения (об / мин ) двигателя двигателя, двигателя или другой вращающийся первичный двигатель, так что его мгновенная мощность может быть рассчитана и обычно отображается самим динамометром как кВт или л.с.

Динамометры используются не только для определения характеристик крутящего момента или мощности испытываемой машины, но и для других целей. В стандартных циклах испытаний на выбросы загрязняющих веществ, таких как те, которые определены Агентством по охране окружающей среды США, динамометры используются для моделирования дорожной нагрузки либо двигателя (с помощью динамометра двигателя), либо полной трансмиссии (с использованием динамометра шасси).. Помимо простых измерений мощности и крутящего момента, динамометры можно использовать как часть испытательного стенда для различных работ по разработке двигателей, таких как калибровка контроллеров управления двигателем, подробные исследования характеристик сгорания и трибология.

в медицинской По терминологии, ручные динамометры используются для рутинного скрининга захвата и силы руки, а также для первоначальной и постоянной оценки пациентов с травмой или дисфункцией кисти. Они также используются для измерения силы захвата у пациентов, у которых есть подозрение на поражение корешков шейных или периферических нервов.

В областях реабилитации, кинезиологии и эргономики силовые динамометры используются для измерения спины, захвата, руки и / или сила ног спортсменов, пациентов и рабочих для оценки физического состояния, работоспособности и требований выполняемых задач. Обычно сила, приложенная к рычагу или тросу, измеряется и затем преобразуется в момент силы путем умножения на перпендикулярное расстояние от силы до оси уровня.

Содержание

  • 1 Принципы действия крутящего момента силовые (поглощающие) динамометры
    • 1.1 Постоянная сила
    • 1.2 Постоянная скорость
  • 2 Подробное описание динамометра
  • 3 Типы динамометров
    • 3.1 Типы абсорбционных блоков
    • 3.2 Поглотитель вихретокового типа
    • 3.3 Порошковый динамометр
    • 3.4 Гистерезисные динамометры
    • 3.5 Динамометр электродвигателя / генератора
    • 3.6 Тормоз вентилятора
    • 3.7 Срезной масляный тормоз с принудительной смазкой
    • 3.8 Гидравлический тормоз
    • 3.9 Амортизатор водяного тормоза
    • 3.10 Составные динамометры
  • 4 Как используются динамометры для испытаний двигателей
  • 5 Типы динамометрических систем
  • 6 Типы процедур динамометрических испытаний
    • 6.1 Типы испытаний с разверткой
    • 6.2 Характеристики переходных испытаний
    • 6.3 Динамометр двигателя
    • 6.4 Динамометр шасси (катящаяся дорога)
  • 7 История
  • 8 См. Также
  • 9 Примечания
  • 10 Ссылки

Принципы работы динамометров (поглощающих) крутящего момента

Поглощающий динамометр действует как нагрузка, приводимая в движение первичным двигателем, который проходит испытания ( например колесо Пелтона ). Динамометр должен работать при любой скорости и нагрузке до любого уровня крутящего момента, необходимого для испытания.

Поглощающие динамометры не следует путать с «инерционными» динамометрами, которые рассчитывают мощность исключительно путем измерения мощности, необходимой для ускорения известного приводного ролика, и не обеспечивают переменной нагрузки на первичный двигатель.

Абсорбционный динамометр обычно оснащен некоторыми средствами измерения рабочего крутящего момента и скорости.

Блок поглощения мощности (PAU) динамометра поглощает мощность, развиваемую первичным двигателем. Эта мощность, поглощаемая динамометром, затем преобразуется в тепло, которое обычно рассеивается в окружающий воздух или передается охлаждающей воде, которая рассеивается в воздухе. Регенеративные динамометры, в которых первичный двигатель приводит в действие двигатель постоянного тока в качестве генератора для создания нагрузки, вырабатывают избыточную мощность постоянного тока и потенциально - с помощью инвертора постоянного / переменного тока - могут подавать мощность переменного тока обратно в коммерческую электрическую сеть.

Абсорбционные динамометры могут быть оборудованы двумя типами систем управления для обеспечения различных основных типов испытаний.

Постоянная сила

Динамометр имеет регулятор «тормозного» момента - блок поглощения мощности настроен на обеспечение заданной нагрузки крутящего момента тормозного усилия, в то время как первичный двигатель настроен на работу с любым дросселем открытие, скорость подачи топлива или любую другую переменную, которую необходимо проверить. Затем первичному двигателю позволяют разгонять двигатель до желаемой скорости или диапазона оборотов. Процедуры испытания постоянной силы требуют, чтобы PAU был настроен на небольшой дефицит крутящего момента по отношению к выходному сигналу первичного двигателя, чтобы обеспечить некоторую скорость ускорения. Мощность рассчитывается на основе частоты вращения x крутящего момента x постоянной. Константа варьируется в зависимости от используемых единиц.

Постоянная скорость

Если динамометр оснащен регулятором скорости (человеком или компьютером), PAU обеспечивает переменную величину тормозной силы (крутящего момента), которая необходима для того, чтобы первичный двигатель работал с желаемая одиночная испытательная скорость или об / мин. Тормозная нагрузка PAU, приложенная к первичному двигателю, может контролироваться вручную или определяться компьютером. В большинстве систем используются вихретоковые, масляные гидравлические или двигатели постоянного тока нагрузки, поскольку они обладают линейной способностью и возможностью быстрого изменения нагрузки.

Мощность рассчитывается на основе скорости вращения x крутящего момента x постоянной, причем константа изменяется в зависимости от желаемой выходной единицы и используемых входных единиц.

Динамометрический стенд работает как двигатель, приводящий в движение тестируемое оборудование. Он должен иметь возможность приводить оборудование в движение с любой скоростью и развивать любой уровень крутящего момента, который требуется для испытания. Обычно двигатели переменного или постоянного тока используются для привода оборудования или «нагрузочного» устройства.

В большинстве динамометров мощность (P) не измеряется напрямую, а должна рассчитываться на основе значений крутящего момента (τ) и угловой скорости (ω) или силы (F) и линейной скорости (v):

P = τ ⋅ ω {\ displaystyle P = \ tau \ cdot \ omega}P=\tau\cdot\omega
or
P = F ⋅ v {\ displaystyle P = F \ cdot v}P=F \cdot v
где
P - мощность в ваттах
τ - крутящий момент в ньютон-метрах
ω - угловая скорость в радианах в секунду
F - сила в ньютонах
v - линейная скорость в метрах в секунду.

В зависимости от используемых единиц измерения может потребоваться деление на константу преобразования.

Для британских единиц измерения

P hp = τ lb ⋅ ft ⋅ ω RPM 5252 {\ displaystyle P _ {\ mathrm {hp}} = {\ tau _ {\ mathrm {lb \ cdot ft}} \ cdot \ omega _ {\ mathrm {RPM}} \ over 5252}}P_\mathrm{hp}={\tau_\mathrm{lb \cdot ft}\cdot\omega_\mathrm{RPM} \over 5252}
где
Php- мощность в лошадиных силах
τфунт · фут - крутящий момент в фунтах футов
ωоб / мин - скорость вращения в оборотах в минуту

для метрических единиц,

PW = τ N ⋅ м ⋅ ω {\ displaystyle P _ {\ mathrm {W}} = \ tau _ {\ mathrm {N \ cdot m}} \ cdot \ omega}{\displaystyle P_{\mathrm {W} }=\tau _{\mathrm {N\cdot m} }\cdot \omega }
где
PW- мощность в Ваттах (Вт)
τН · м - крутящий момент в Ньютон-метрах (Нм)
ω - скорость вращения в радианах в секунду (рад / с)
ω = ωRPM. π / 30

Подробное описание динамометра

Схема электрического динамометра, показывающая двигатель, устройство измерения крутящего момента и тахометр

Динамометр состоит из блока поглощения (или амортизатора / привода) и обычно включает средства измерения крутящего момента и вращения скорость. Абсорбционный блок состоит из ротора определенного типа в корпусе. Ротор соединен с двигателем или другим испытываемым оборудованием и может свободно вращаться с любой скоростью, необходимой для испытания. Предусмотрены некоторые средства для создания тормозного момента между ротором и корпусом динамометра. Средства для развития крутящего момента могут быть фрикционными, гидравлическими, электромагнитными или иными в зависимости от типа блока поглощения / привода.

Одним из способов измерения крутящего момента является установка корпуса динамометра таким образом, чтобы он мог свободно вращаться, за исключением случаев, когда его удерживает моментный рычаг. Корпус можно сделать свободно вращающимся, используя цапфы , соединенные с каждым концом корпуса, чтобы поддерживать его в опорных цапфах, установленных на опоре. Моментный рычаг соединен с корпусом динамометрического стенда, а весы расположены так, что они измеряют силу, прилагаемую корпусом динамометрического стенда при попытке вращения. Крутящий момент - это сила, указанная на шкале, умноженная на длину моментного рычага, измеренную от центра динамометра. весоизмерительный датчик преобразователь может быть заменен весами для обеспечения электрического сигнала, который пропорционален крутящему моменту.

Другим способом измерения крутящего момента является подключение двигателя к динамо-машине с помощью муфты измерения крутящего момента или датчика крутящего момента. Датчик крутящего момента выдает электрический сигнал, пропорциональный крутящему моменту.

С помощью модулей поглощения электроэнергии можно определить крутящий момент путем измерения тока, потребляемого (или генерируемого) поглотителем / приводом. Как правило, это менее точный метод и в наше время его мало практикуют, но для некоторых целей он может быть адекватным.

Когда доступны сигналы крутящего момента и скорости, данные испытаний могут быть переданы в систему сбора данных вместо того, чтобы записываться вручную. Сигналы скорости и крутящего момента также могут быть записаны с помощью самописца или плоттера.

Типы динамометров

В дополнение к классификации на абсорбционный, автомобильный или универсальный, как описано выше, динамометры также можно классифицировать другими способами.

Динамометрический стенд, связанный непосредственно с двигателем, известен как динамический стенд двигателя.

Динамометрический стенд, который может измерять крутящий момент и мощность, передаваемую силовой передачей транспортного средства непосредственно от ведущего колеса или колес, без снятия двигателя с рамы транспортного средства), известен как динамический стенд шасси.

Динамометры также можно классифицировать по типу абсорбционного блока или абсорбера / привода, который они используют. Некоторые блоки, способные только к абсорбции, могут быть объединены с двигателем для создания абсорбера / привода или «универсального» динамометра.

Типы абсорбционных блоков

  • Вихретоковый (только абсорбционный)
  • Магнитный порошковый тормоз (только абсорбционный)
  • Гистерезисный тормоз (только абсорбционный)
  • Электродвигатель / генератор (абсорбирующий или приводной)
  • Тормоз вентилятора (только абсорбционный)
  • Гидравлический тормоз (только абсорбционный)
  • с принудительной смазкой, гидравлический фрикционный тормоз (только абсорбционный)
  • Водяной тормоз (только абсорбционный)
  • Составной динамометрический стенд (обычно абсорбционный динамометрический стенд в тандеме с электрическим / моторным динамометром)

Поглотитель вихретокового типа

Вихретоковые (ЕС) динамометры в настоящее время являются наиболее распространенными поглотителями, используемыми в современных динамометрических стенах. Амортизаторы EC обеспечивают быстрое изменение нагрузки для быстрой стабилизации нагрузки. Большинство из них имеют воздушное охлаждение, но для некоторых из них требуются внешние системы водяного охлаждения.

Вихретоковые динамометры требуют, чтобы электрически проводящий сердечник, вал или диск перемещались поперек магнитного поля для создания сопротивления движению. Железо - распространенный материал, но также можно использовать медь, алюминий и другие проводящие материалы.

В текущих (2009 г.) приложениях в большинстве ЕС-тормозов используются чугунные диски, аналогичные роторам дисковых тормозов транспортных средств, и используются регулируемые электромагниты для изменения напряженности магнитного поля для управления величиной торможения.

Напряжение электромагнита обычно контролируется компьютером с использованием изменений магнитного поля для соответствия подаваемой выходной мощности.

Сложные системы ЕС позволяют работать в установившемся режиме и с контролируемой скоростью ускорения.

Порошковый динамометр

Порошковый динамометр похож на вихретоковый динамометр, но тонкий магнитный порошок помещается в воздушный зазор между ротором и катушкой. В результате линии магнитного потока образуют «цепочки» из металлических частиц, которые постоянно собираются и разрываются во время вращения, создавая большой крутящий момент. Порошковые динамометры обычно ограничиваются более низкой частотой вращения из-за проблем с отводом тепла.

Динамометры с гистерезисом

Динамометры с гистерезисом используют магнитный ротор, иногда из сплава AlNiCo, который перемещается через силовые линии, образующиеся между магнитными полюсными наконечниками. Таким образом, намагничивание ротора вращается вокруг его характеристики B-H, рассеивая энергию пропорционально площади между линиями этого графика, когда это происходит.

В отличие от вихретоковых тормозов, которые не развивают крутящий момент в состоянии покоя, гистерезисный тормоз развивает в основном постоянный крутящий момент, пропорциональный его току намагничивания (или силе магнита в случае устройств с постоянными магнитами) во всем диапазоне скоростей. Агрегаты часто имеют вентиляционные отверстия, хотя в некоторых предусмотрена возможность принудительного охлаждения воздуха от внешнего источника.

Гистерезисные и вихретоковые динамометры - две из самых полезных технологий в небольших (200 л.с. (150 кВт) и менее) динамометрах.

Динамометр электродвигателя / генератора

Электродвигатель / генератор Динамометры являются специализированным типом привода с регулируемой скоростью. Блок поглощения / привода может быть либо двигателем переменного тока (AC), либо двигателем постоянного тока (DC). Электродвигатель переменного тока или электродвигатель постоянного тока может работать как генератор, приводимый в действие тестируемым устройством, или как двигатель, приводящий в действие тестируемое устройство. При оснащении соответствующими блоками управления динамометры электродвигателя / генератора могут быть сконфигурированы как универсальные динамометры. Блок управления двигателем переменного тока - это частотно-регулируемый привод, а блоком управления двигателя постоянного тока - привод постоянного тока. В обоих случаях блоки регенеративного управления могут передавать мощность от проверяемого блока в электрическую сеть. Там, где это разрешено, оператор динамометра может получить оплату (или кредит) от коммунального предприятия за возвращенную мощность посредством чистого измерения.

При испытании двигателя универсальные динамометры могут не только поглощать мощность двигателя, но также могут привод двигателя для измерения трения, насосных потерь и других факторов.

Динамометры с электродвигателями / генераторами обычно более дорогие и сложные, чем динамометры других типов.

Тормоз вентилятора

Вентилятор нагнетает воздух для обеспечения нагрузки на двигатель. Крутящий момент, поглощаемый тормозом вентилятора, можно регулировать путем изменения передачи или самого вентилятора, или путем ограничения воздушного потока, проходящего через вентилятор. Из-за низкой вязкости воздуха этот вариант динамометра по своей природе ограничен по величине крутящего момента, который он может поглотить.

Масляный срезной тормоз с принудительной смазкой

Масляный срезной тормоз имеет серию фрикционных дисков и стальных пластин, подобных муфтам в автоматической коробке передач автомобиля. Вал, несущий фрикционные диски, прикреплен к грузу через муфту. Поршень толкает набор фрикционных дисков и стальных пластин вместе, создавая сдвиг в масле между дисками и пластинами, прикладывая крутящий момент. Контроль крутящего момента может быть пневматическим или гидравлическим. Принудительная смазка поддерживает масляную пленку между поверхностями, предотвращающую износ. Реакция плавная до нулевых оборотов без прерывистого скольжения. Нагрузки до сотен тепловых лошадиных сил могут быть поглощены за счет необходимого блока смазки и охлаждения. Чаще всего тормоз кинетически заземляется через моментный рычаг, закрепленный тензодатчиком, который под нагрузкой вырабатывает ток, подаваемый на управление динамометра. Пропорциональные или сервоуправляющие клапаны обычно используются, чтобы позволить динамометрическому контроллеру прикладывать давление для обеспечения нагрузки крутящего момента программы с обратной связью от тензодатчика, замыкающего контур. По мере увеличения требований к крутящему моменту возникают ограничения скорости.

Гидравлический тормоз

Гидравлическая тормозная система состоит из гидравлического насоса (обычно шестеренчатого насоса), резервуара для жидкости и трубопровода между две части. В трубопровод вставлен регулируемый клапан, а между насосом и клапаном - манометр или другое средство измерения гидравлического давления. Проще говоря, двигатель доводят до желаемых оборотов, а клапан постепенно закрывается. Поскольку выпуск насоса ограничен, нагрузка увеличивается, и дроссельная заслонка просто открывается до желаемого открытия дроссельной заслонки. В отличие от большинства других систем, мощность рассчитывается путем факторизации расхода (рассчитанного на основе проектных характеристик насоса), гидравлического давления и числа оборотов в минуту. Мощность тормоза, рассчитанная с учетом давления, объема и числа оборотов в минуту, или с помощью другого тормозного динамометра с датчиком нагрузки, должна давать практически идентичные значения мощности. Гидравлические динамометрические установки известны своей самой быстрой возможностью изменения нагрузки, лишь немного превосходящей поглотители вихревых токов. Обратной стороной является то, что для них требуется большое количество горячего масла под высоким давлением и масляный резервуар.

Амортизатор водяного тормоза

File:Tech-Talk Animation on How Water-Brakes Work.webmВоспроизвести 4-минутное видео-руководство, объясняющее, как работают амортизаторы водяного тормоза на динамометрическом стенде двигателя.

Поглотитель водяного тормоза иногда ошибочно называют «гидравлическим динамометром». Изобретенные британским инженером Уильямом Фроудом в 1877 году в ответ на запрос Адмиралтейства на производство машины, способной поглощать и измерять мощность больших военно-морских двигателей, глушители водяного тормоза довольно распространены. Cегодня. Они отличаются высокой мощностью, небольшими размерами, легким весом и относительно низкими производственными затратами по сравнению с другими типами «поглотителей энергии» с более быстрым реагированием.

Их недостатки заключаются в том, что им может потребоваться относительно длительный период времени, чтобы «стабилизировать» их величину нагрузки, и что им требуется постоянная подача воды в «корпус водяного тормоза» для охлаждения. Во многих частях страны экологические нормы запрещают «протекание» воды, поэтому необходимо установить большие резервуары для воды, чтобы предотвратить попадание загрязненной воды в окружающую среду.

На схеме показан наиболее распространенный тип водяного тормоза, известный как тип «переменного уровня». Вода добавляется до тех пор, пока двигатель не будет поддерживать постоянные обороты относительно нагрузки, при этом вода поддерживается на этом уровне и заменяется постоянным сливом и доливкой (что необходимо для отвода тепла, создаваемого за счет поглощения мощности). Корпус пытается вращаться в ответ на создаваемый крутящий момент, но его сдерживает шкала или ячейка измерения крутящего момента, которая измеряет крутящий момент.

На этой схеме показан водяной тормоз, который на самом деле представляет собой гидравлическую муфту с ограниченным вращением корпусом, аналогичный водяному насосу без выпускного отверстия.

Составные динамометры

В большинстве случаев моторные динамометры являются симметричный; динамометр переменного тока мощностью 300 кВт может поглощать 300 кВт, а также двигатель на 300 кВт. Это необычное требование при тестировании и разработке двигателей. Иногда более экономичным решением является присоединение большего абсорбционного динамометра к меньшему автомобильному динамометру. В качестве альтернативы, более крупный абсорбционный динамометр и простой двигатель переменного или постоянного тока могут использоваться аналогичным образом, при этом электродвигатель обеспечивает моторную мощность только при необходимости (и без поглощения). (Более дешевый) абсорбционный динамометр рассчитан на максимальное требуемое поглощение, в то время как автомобильный динамометр рассчитан на автомобили. Типичное соотношение размеров для стандартных циклов испытаний на выбросы и большинства разработок двигателей составляет приблизительно 3: 1. Измерение крутящего момента несколько усложняется, поскольку две машины работают в тандеме - в этом случае предпочтительным методом измерения крутящего момента является встроенный датчик крутящего момента. Вихретоковый динамометр или динамометр с водяным тормозом с электронным управлением в сочетании с частотно-регулируемым приводом и асинхронным двигателем переменного тока является широко используемой конфигурацией этого типа. К недостаткам можно отнести необходимость второго набора услуг испытательной ячейки (электричество и охлаждение) и немного более сложной системы управления. Следует обращать внимание на переход между движением автомобиля и торможением с точки зрения устойчивости управления.

Как используются динамометры для испытаний двигателей

Динамометры полезны при разработке и совершенствовании современных технологий двигателей. Идея заключается в использовании динамометрического стенда для измерения и сравнения передачи мощности в различных точках транспортного средства, что позволяет модифицировать двигатель или трансмиссию для более эффективной передачи мощности. Например, если динамический стенд двигателя показывает, что конкретный двигатель достигает крутящего момента 400 Нм (295 фунт-сила-фут), а динамо-машина шасси показывает только 350 Нм (258 фунт-сила-фут), можно знать, что трансмиссия теряет являются номинальными. Динамометры, как правило, являются очень дорогим оборудованием и поэтому обычно используются только в определенных областях, в которых они используются для определенных целей.

Типы динамометрических систем

Динамометрический график 1 Динамометрический график 2

«Тормозный» динамометр прикладывает переменную нагрузку к первичному двигателю (PM) и измеряет способность PM перемещать или удерживать Число оборотов относительно приложенной "тормозной силы". Обычно он подключается к компьютеру, который регистрирует прилагаемый тормозной момент и вычисляет выходную мощность двигателя на основе информации от «тензодатчика» или «тензодатчика» и датчика скорости.

«Инерционный» динамометр обеспечивает нагрузку с фиксированной инерционной массой, вычисляет мощность, необходимую для ускорения этой фиксированной и известной массы, и использует компьютер для записи числа оборотов в минуту и ​​скорости ускорения для расчета крутящего момента. Двигатель обычно испытывают на холостых оборотах, несколько превышающих максимальные обороты, и выходная мощность измеряется и отображается на графике.

«Автомобильный» динамометр обеспечивает характеристики тормозной динамометрической системы, но, кроме того, может "(обычно с двигателем переменного или постоянного тока) PM и позволяют тестировать очень малую выходную мощность (например, дублирование скоростей и нагрузок, которые испытываются при движении транспортного средства, движущегося под уклон, или во время включения / выключения дроссельной заслонки).

Типы процедур динамометрических испытаний

Существует три основных типа процедур динамометрических испытаний:

  1. Устойчивое состояние: двигатель удерживается на определенной частоте вращения (или серии обычно последовательных оборотов) на желаемый период времени с помощью переменной нагрузки на тормоз, обеспечиваемой PAU (блоком поглотителя энергии). Они выполняются с помощью тормозных динамометров.
  2. Испытание на развертку: двигатель испытывается под нагрузкой (т. Е. Инерционной или тормозной нагрузкой), но ему разрешается «качаться» в оборотах в непрерывном режиме с заданного более низкого "начальных" оборотов в минуту до указанных "конечных" оборотов. Эти испытания могут проводиться с помощью инерционных или тормозных динамометров.
  3. Переходные испытания: обычно проводятся с помощью динамометров переменного или постоянного тока, мощность и скорость двигателя меняются на протяжении всего цикла испытаний. В разных юрисдикциях используются разные циклы испытаний. Циклы испытаний шасси включают американские легкие UDDS, HWFET, US06, SC03, ECE, EUDC и CD34, в то время как циклы испытаний двигателей включают ETC, HDDTC, HDGTC, WHTC, WHSC и ED12.

Типы проверок

  1. Инерционная развертка : инерционная динамометрическая система обеспечивает маховик с фиксированной инерционной массой и вычисляет мощность, необходимую для ускорения маховика (нагрузки) от начального до конечного числа оборотов в минуту. Фактическая вращательная масса двигателя (или двигателя и транспортного средства в случае динамометрического шасси) неизвестна, и изменчивость даже массы шин будет искажать результаты мощности. Значение инерции маховика является «фиксированным», поэтому двигатели малой мощности находятся под нагрузкой в ​​течение гораздо более длительного времени, а внутренняя температура двигателя обычно слишком высока к концу испытания, что приводит к отклонению оптимальных настроек динамометрической настройки от оптимальных. настройка параметров внешнего мира. И наоборот, двигатели большой мощности обычно проходят испытание на «качание 4-й передачи» менее чем за 10 секунд, что не является надежным условием нагрузки по сравнению с работой в реальном мире. Из-за недостаточного времени работы под нагрузкой температура в камере внутреннего сгорания оказывается нереально низкой, а показания мощности - особенно после пика мощности - смещены в сторону низкого уровня.
  2. Развертка с нагрузкой типа тормозного динамометрического станка включает:
    1. Простая развертка с фиксированной нагрузкой : во время испытания прикладывается фиксированная нагрузка - несколько меньшая, чем мощность двигателя. Двигатель может разгоняться от начального до конечного числа оборотов, изменяясь с его собственной скоростью ускорения, в зависимости от выходной мощности при любой конкретной скорости вращения. Мощность рассчитывается с использованием (частота вращения x крутящий момент x константа) + мощность, необходимая для разгона дино и вращающаяся масса двигателя / транспортного средства.
    2. Управляемая развертка ускорения : аналогично базовому использованию, как (выше) простая развертка с фиксированной нагрузкой тест, но с добавлением активного контроля нагрузки, нацеленного на определенную скорость ускорения. Обычно используется 20 кадров в секунду / пс.
  3. Контролируемая скорость ускорения : используемая скорость ускорения регулируется от двигателей малой мощности до двигателей большой мощности, при этом предотвращается чрезмерное увеличение и сокращение «продолжительности испытания», что обеспечивает более повторяемость испытаний и настроек

В каждом типе теста развертки остается проблема потенциальной ошибки считывания мощности из-за переменной общей вращающейся массы двигателя / дино / транспортного средства. Многие современные компьютерные тормозные динамометрические системы способны определять это значение «инерционной массы», чтобы устранить эту ошибку.

«Тест развертки» почти всегда вызывает подозрение, поскольку многие пользователи «развертки» игнорируют коэффициент вращающейся массы, предпочитая использовать «коэффициент» бланкета при каждом испытании на каждом двигателе или транспортном средстве. Простые инерционные динамометрические системы не способны определять «инерционную массу» и поэтому вынуждены использовать одну и ту же (предполагаемую) инерционную массу на каждом тестируемом автомобиле.

Использование тестирования в установившемся режиме устраняет ошибку вращающейся инерционной массы в тесте развертки, поскольку во время теста этого типа нет ускорения.

Характеристики испытаний в переходных режимах

Резкие движения дроссельной заслонки, изменения оборотов двигателя и работа двигателя являются характеристиками большинства испытаний двигателя в переходных режимах. Обычно целью этих испытаний является разработка и омологация выбросов транспортных средств. В некоторых случаях недорогой вихретоковый динамометр используется для тестирования одного из переходных циклов испытаний для ранней разработки и калибровки. Вихретоковая динамометрическая система обеспечивает быструю реакцию на нагрузку, что позволяет быстро отслеживать скорость и нагрузку, но не позволяет двигаться на автомобиле. Поскольку большинство требуемых переходных испытаний включают в себя значительную часть работы двигателя, цикл переходных испытаний с вихретоковым динамометрическим станком даст разные результаты испытаний на выбросы. Окончательная регулировка должна выполняться на динамометрическом стенде, пригодном для использования в автомобилях.

Динамометр двигателя

Динамометр HORIBA TITAN

Динамометр двигателя измеряет мощность и крутящий момент непосредственно от коленчатого вала двигателя (или маховика ), когда двигатель снят с автомобиля. Эти стенды не учитывают потери мощности в трансмиссии, такой как коробка передач, трансмиссия и дифференциал.

Динамометр шасси (катящаяся дорога)

Saab 96 динамометр на шасси

A динамометр шасси, иногда называемый катящейся дорогой, измеряет мощность, передаваемую на поверхность «ведущего ролика» ведущими колесами. Транспортное средство часто привязывают к ролику или роликам, которые затем поворачивают, и таким образом измеряется выходная мощность.

В современных динамометрических системах с роликовым шасси используется «ролик Салвисберга», который улучшает тягу и воспроизводимость по сравнению с использованием гладких или рифленых приводных роликов. Динамометры шасси могут быть фиксированными или переносными и могут делать гораздо больше, чем просто отображать частоту вращения, мощность и крутящий момент. Благодаря современной электронике и быстро реагирующим, малоинерционным динамометрическим системам теперь можно настраиваться на максимальную мощность и плавность хода в реальном времени.

Доступны другие типы динамометров, которые исключают возможность проскальзывания колес на приводных роликах старого образца, и крепятся непосредственно к ступицам автомобиля для непосредственного измерения крутящего момента от оси.

Выбросы автотранспортных средств динамометрические испытательные системы для разработки и омологации часто включают в себя отбор проб выбросов, измерение, управление частотой вращения двигателя и нагрузкой, сбор данных и мониторинг безопасности в полную систему испытательной камеры. Эти испытательные системы обычно включают сложное оборудование для отбора проб выбросов (например, пробоотборники постоянного объема и системы подготовки проб неочищенных выхлопных газов ) и анализаторы. Эти анализаторы намного чувствительнее и быстрее, чем типичный портативный анализатор выхлопных газов. Обычно время отклика составляет менее одной секунды, и оно требуется для многих переходных циклов испытаний. В розничной торговле также принято регулировать соотношение воздух-топливо с помощью широкополосного датчика кислорода , который отображается на графике вместе с числом оборотов в минуту.

Интеграция системы управления динамометром с инструментами автоматической калибровки для калибровки системы двигателя часто встречается при разработке систем испытательных ячеек. В этих системах нагрузка динамометра и частота вращения двигателя варьируются для многих рабочих точек двигателя, в то время как выбранные параметры управления двигателем меняются, а результаты регистрируются автоматически. Позже анализ этих данных может быть использован для создания данных калибровки двигателя, используемых программным обеспечением управления двигателем.

Из-за потерь на трение и механических повреждений в различных компонентах трансмиссии измеренная мощность колесных тормозов обычно на 15-20 процентов меньше, чем тормозная мощность, измеренная на коленчатом валу или маховике на динамометрическом стенде двигателя.

История

Динамометр Грэма-Дезагюльера был изобретен Джорджем Грэмом и упомянут в трудах Джона Дезагелье в 1719 году. Дезагюлье модифицировал первые динамометры, и поэтому Инструмент стал известен как динамометр Грэма-Дезагюлье.

Динамометр Ренье был изобретен и обнародован в 1798 году Эдме Ренье, французским производителем и инженером винтовок.

Патент был выдан (датирован июнем 1817 года) компании Siebe и Marriot с Флит-стрит, Лондон, для улучшенных весов.

Гаспар де Прони изобрел тормоз де Прони в 1821 году.

Дорожный указатель Макнейла был изобретен Джоном Макнейлом в конце 1820-х гг. Запатентованные весы Marriot.

Froude Ltd, Вустер, Великобритания, производит динамометры для двигателей и транспортных средств. Они приписывают Уильяму Фроуду изобретение гидравлического динамометра в 1877 году и говорят, что первые коммерческие динамометры были произведены в 1881 году их предшественницей Heenan Froude.

В 1928 году немецкая Компания «Carl Schenck Eisengießerei Waagenfabrik» построила первые автомобильные динамометры для испытаний тормозов, которые имеют базовую конструкцию современных стендов для испытаний транспортных средств.

Вихретоковый динамометр был изобретен Мартином и Энтони Винтером примерно в 1931 году, но в то время динамометры двигателя / генератора постоянного тока использовались уже много лет. Компания Dynamatic Corporation, основанная братьями Винтерс, производила динамометры в Кеноша, Висконсин до 2002 года. Dynamatic входила в состав Eaton Corporation с 1946 по 1995 год. В 2002 году Dyne Systems из Джексон, штат Висконсин приобрела линейку продукции Dynamatic динамометра. Starting in 1938, Heenan Froude manufactured eddy current dynamometers for many years under license from Dynamatic and Eaton.

See also

Notes

References

Wikimedia Commons has media related to Dynamometers.
  • Winther, J. B. (1975). Dynamometer Handbook of Basic Theory and Applications. Cleveland, Ohio: Eaton Corporation.
  • Martyr, A.; Plint, M. (2007). Engine Testing - Theory and Practice (Fourth ed.). Oxford, UK: ELSEVIER. ISBN 978-0-08-096949-7.
Последняя правка сделана 2021-05-18 07:29:50
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте