Как измерить крутящий момент на валу
Перейти к содержимому

Как измерить крутящий момент на валу

  • автор:

RU2652174C1 — Способ измерения момента на валу двигателя и частоты вращения его ротора — Google Patents

Publication number RU2652174C1 RU2652174C1 RU2017102628A RU2017102628A RU2652174C1 RU 2652174 C1 RU2652174 C1 RU 2652174C1 RU 2017102628 A RU2017102628 A RU 2017102628A RU 2017102628 A RU2017102628 A RU 2017102628A RU 2652174 C1 RU2652174 C1 RU 2652174C1 Authority RU Russia Prior art keywords torque photodetector rotor measuring radiation source Prior art date 2017-01-26 Application number RU2017102628A Other languages English ( en ) Inventor Виктор Васильевич Харламов Денис Игоревич Попов Павел Константинович Шкодун Original Assignee Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Омский государственный университет путей сообщения» Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.) 2017-01-26 Filing date 2017-01-26 Publication date 2018-04-25 2017-01-26 Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Омский государственный университет путей сообщения» filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Омский государственный университет путей сообщения» 2017-01-26 Priority to RU2017102628A priority Critical patent/RU2652174C1/ru 2018-04-25 Application granted granted Critical 2018-04-25 Publication of RU2652174C1 publication Critical patent/RU2652174C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G — PHYSICS
    • G01 — MEASURING; TESTING
    • G01L — MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00 — Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02 — Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04 — Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/08 — Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving optical means for indicating
    • G — PHYSICS
    • G01 — MEASURING; TESTING
    • G01L — MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00 — Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02 — Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04 — Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/10 — Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
    • G — PHYSICS
    • G01 — MEASURING; TESTING
    • G01L — MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00 — Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02 — Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04 — Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/10 — Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
    • G01L3/12 — Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving photoelectric means

    Abstract

    Изобретение относится к области электротехники и может быть применено в качестве способа измерения момента на валу двигателя и частоты вращения его ротора. Новый способ основан на измерении угла взаимного разворота концов базового участка упругого вала под действием крутящего момента с помощью оптико-электронного преобразователя, состоящего из источника излучения и фотоприемного устройства, формирующего электрические импульсы, и позволяет измерить как крутящий момент, определяемый по длительности импульсов, формируемых фотоприемным устройством, так и частоту вращения ротора двигателя, определяемую по периоду следования данных импульсов. Технический результат — расширение функциональных возможностей способа: измерение как крутящего момента на валу двигателя, так и частоты вращения его ротора без увеличения количества используемых источников излучения и фотоприемных устройств. 1 ил.

    Description

    Изобретение относится к области электротехники и может быть применено в качестве способа измерения момента на валу двигателя и частоты вращения его ротора.

    Аналогом предлагаемого изобретения является метод измерения частоты вращения, предусматривающий преобразование датчиком измеряемой частоты вращения в частоту электрических импульсов, измеряемых частотомером (Гольдберг О.Д. Испытания электрических машин / О.Д. Гольдберг; Изд. 2-е, испр. — М.: Высш. шк., 2000. — 255 с.) [1]. При этом в зависимости от применяемого типа датчика измерительные устройства могут быть в том числе фотоэлектрическими.

    Недостатком прототипа является ограничение функциональных возможностей: измерение данным методом только частоты вращения.

    Прототипом предлагаемого изобретения является способ измерения крутящего момента (RU 2152011 С1, 23.06.1998) [2], включающий измерение угла взаимного разворота концов базового участка упругого вала, на котором установлены оптические отражатели под действием крутящего момента с помощью оптико-электронного преобразователя, состоящего из источников излучения и фотоприемных устройств, формирующих импульсы, представляющие развернутую во времени последовательность импульсов, интервал между которыми используют в качестве меры измеряемого крутящего момента. При этом в качестве источников излучения используют одну излучающую марку, а при вращении упругого вала формируют автоколлимационные изображения излучающей марки от соответствующих оптических отражателей таким образом, что указанные изображения последовательно во времени попадают на фоточувствительную поверхность одного фотоприемного устройства.

    Недостатком прототипа является ограничение функциональных возможностей: измерение данным способом только крутящего момента.

    Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа: измерение как крутящего момента на валу двигателя, так и частоты вращения его ротора без увеличения количества используемых источников излучения и фотоприемных устройств.

    Указанная цель достигается тем, что в способе измерения момента на валу двигателя и частоты вращения его ротора, включающем измерение угла взаимного разворота концов базового участка упругого вала под действием крутящего момента с помощью оптико-электронного преобразователя, состоящего из источника излучения и фотоприемного устройства, формирующего импульсы, представляющие развернутую во времени последовательность импульсов, на концах базового участка упругого вала располагают два идентичных друг другу диска с единообразными сквозными отверстиями, находящимися на одинаковом расстоянии от оси вращения; оба диска помещают между источником излучения и фотоприемным устройством так, что их сквозные отверстия в процессе вращения вала периодически оказываются на одной оси с фотоприемным устройством и источником излучения; длительность импульсов, формируемых фотоприемным устройством, используют в качестве меры измеряемого крутящего момента; период следования импульсов, формируемых фотоприемным устройством, используют для вычисления частоты вращения ротора двигателя.

    На чертеже представлена блок-схема, поясняющая предлагаемый способ измерения момента на валу двигателя и частоты вращения его ротора.

    На блок-схеме показаны двигатель 1 и нагрузочное устройство 2, находящиеся на одной оси вращения и соединенные между собой упругим валом 5; оптико-электронный преобразователь, состоящий из источника излучения 3 и фотоприемного устройства 4. На концах базового участка упругого вала 5 расположены два идентичных друг другу диска 6 с единообразными сквозными отверстиями, находящимися на одинаковом расстоянии от оси вращения.

    Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

    Двигатель 1 создает на валу момент, приводящий его во вращение, а нагрузочное устройство 2 создает момент сопротивления вращению вала. Действие данных моментов, приложенных к упругому валу 5, приводят к его деформации (скручиванию). На концах базового участка упругого вала 5 расположены два идентичных друг другу диска 6 с единообразными сквозными отверстиями, находящимися на одинаковом расстоянии от оси вращения. Данные диски находятся между источником излучения и фотоприемным устройством так, что их сквозные отверстия в процессе вращения вала периодически оказываются на одной оси с фотоприемным устройством 4 и источником излучения 3. Это позволяет излучению проходить через данные отверстия от фотоприемного устройства 4 к источнику излучения 3. Фотоприемное устройство 4 и источник излучения 3 являются составными частями оптико-электронного преобразователя, который формирует развернутую во времени последовательность электрических импульсов. Период следования данных импульсов используют для вычисления частоты вращения ротора двигателя. За счет скручивания упругого вала 5 под действием приложенных к нему моментов диски 6 смещаются относительно друг друга и, следовательно, смещаются относительно друг друга отверстия в дисках, через которые проходит излучение от источника 3 к фотоприемному устройству 4. За счет изменения степени перекрытия пути прохождения излучения от источника 3 к фотоприемному устройству 4 изменяется длительность импульсов, формируемых фотоприемным устройством. Значения длительности импульсов, формируемых фотоприемным устройством, используют в качестве меры измеряемого крутящего момента.

    Таким образом, параметры электрических импульсов, сформированных одним оптикоэлектронным преобразователем, могут быть применены для определения как крутящего момента на валу двигателя, так и частоты вращения его ротора.

    Источники информации

    1. Гольдберг О.Д. Испытания электрических машин / О.Д. Гольдберг; Изд. 2-е, испр. — М.: Высш. шк., 2000. — 255 с.

    2. Патент на изобретение РФ №2152011, МПК G01L 3/12, 2000.

    Claims ( 1 )

    Способ измерения момента на валу двигателя и частоты вращения его ротора, включающий измерение угла взаимного разворота концов базового участка упругого вала под действием крутящего момента с помощью оптико-электронного преобразователя, состоящего из источника излучения и фотоприемного устройства, формирующего импульсы, представляющие развернутую во времени последовательность импульсов, отличающийся тем, что на концах базового участка упругого вала располагают два идентичных друг другу диска с единообразными сквозными отверстиями, находящимися на одинаковом расстоянии от оси вращения; оба диска помещают между источником излучения и фотоприемным устройством так, что их сквозные отверстия в процессе вращения вала периодически оказываются на одной оси с фотоприемным устройством и источником излучения; длительность импульсов, формируемых фотоприемным устройством, используют в качестве меры измеряемого крутящего момента; период следования импульсов, формируемых фотоприемным устройством, используют для вычисления частоты вращения ротора двигателя.

    RU2017102628A 2017-01-26 2017-01-26 Способ измерения момента на валу двигателя и частоты вращения его ротора RU2652174C1 ( ru )

    Priority Applications (1)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    RU2017102628A RU2652174C1 ( ru ) 2017-01-26 2017-01-26 Способ измерения момента на валу двигателя и частоты вращения его ротора

    Applications Claiming Priority (1)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    RU2017102628A RU2652174C1 ( ru ) 2017-01-26 2017-01-26 Способ измерения момента на валу двигателя и частоты вращения его ротора

    Publications (1)

    Publication Number Publication Date
    RU2652174C1 true RU2652174C1 ( ru ) 2018-04-25

    RU2267754C1 — Способ измерения крутящего момента на валу и устройство для его осуществления — Google Patents

    Publication number RU2267754C1 RU2267754C1 RU2004124591/28A RU2004124591A RU2267754C1 RU 2267754 C1 RU2267754 C1 RU 2267754C1 RU 2004124591/28 A RU2004124591/28 A RU 2004124591/28A RU 2004124591 A RU2004124591 A RU 2004124591A RU 2267754 C1 RU2267754 C1 RU 2267754C1 Authority RU Russia Prior art keywords driven clutch cam clutch shaft cam Prior art date 2004-08-12 Application number RU2004124591/28A Other languages English ( en ) Inventor Алексей Павлович Левцев (RU) Алексей Павлович Левцев Николай Павлович Панфилов (RU) Николай Павлович Панфилов Юрий Александрович Вантюсов (RU) Юрий Александрович Вантюсов Original Assignee Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Мордовский госудаственный университет им. Н.П. Огарева» Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.) 2004-08-12 Filing date 2004-08-12 Publication date 2006-01-10 2004-08-12 Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Мордовский госудаственный университет им. Н.П. Огарева» filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Мордовский госудаственный университет им. Н.П. Огарева» 2004-08-12 Priority to RU2004124591/28A priority Critical patent/RU2267754C1/ru 2006-01-10 Application granted granted Critical 2006-01-10 Publication of RU2267754C1 publication Critical patent/RU2267754C1/ru

    Links

    Abstract

    Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения крутящего момента на вращающемся валу сельскохозяйственных агрегатов. Под действием крутящего момента на валу ведомую часть кулачковой муфты перемещают в осевом направлении при деформации упругого звена. Перемещение ведомой части кулачковой муфты контролируют индукционным датчиком перемещения, связанным с тахогенератором, выдающим мгновенное значение напряжения. Определяют действующее значение напряжения, пропорциональное линейному перемещению ведомой части кулачковой муфты. Крутящий момент вычисляют по математической формуле. Устройство для реализации способа содержит ведущий и ведомый валы, соединенные между собой через кулачковую муфту. Ведомая часть кулачковой муфты соединена с ведомым валом. На ведомый вал надета инерционная муфта, расположенная между двумя частями центральной пружины, поджимающей ведомую часть кулачковой муфты. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

    Description

    Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения крутящего момента на вращающемся валу.

    Известен способ измерения момента на валу путем преобразования момента с помощью двух датчиков скорости вращения вала в сдвинутые по фазе два гармонических сигнала, затем квантуют амплитуду опережающего сигнала до момента перехода нулевого уровня отстающим сигналом и по числу квантующих уровней судят об измеряемом параметре (SU 538246, МПК 2 G 01 L 3/10, опубл. 05.12.76).

    Известно устройство измерения момента на валу, содержащее установленные по концам вала датчики скорости его вращения, упругое звено и измерительную схему (SU 538246, МПК 2 G 01 L 3/10, опубл. 05.12.76).

    Известные способ и конструкция устройства не обеспечивают требуемого времени и точности измерений крутящего момента с относительно невысокими угловыми скоростями.

    Технический результат заключается в повышении быстродействия и точности измерений крутящего момента на валу с относительно невысокими угловыми скоростями.

    Сущность изобретения заключается в том, что в способе измерения крутящего момента на валу под действием деформации упругого звена, ведомую часть кулачковой муфты перемещают в осевом направлении при деформации упругого звена. Перемещение ведомой части кулачковой муфты контролируют индукционным датчиком перемещения, связанным с тахогенератором, выдающим мгновенное значение напряжения, связанное с частотой вращения ведущего вала, по которому определяют действующее значение напряжения, пропорциональное линейному перемещению ведомой части кулачковой муфты, с последующим определением крутящего момента:

    где К — коэффициент, зависящий от конструктивных параметров кулачковой муфты по формуле: К=R tgα, где R — радиус окружности, проходящей через центр кулачка, α — угол наклона кулачка к вертикальной плоскости; rT — активное сопротивление трения кулачков кулачковой муфты; ω, ω1 — угловые скорости соответственно ведущего и ведомого валов; Δх — линейное перемещение ведомой части кулачковой муфты; l — величина, обратная упругости материала упругого звена.

    В устройстве для измерения крутящего момента на валу, содержащем упругое звено, ведомый и ведущий валы соединены между собой через кулачковую муфту, ведомая часть которой жестко соединена с индукционным датчиком перемещения и ведомым валом, выполненным из двух частей, соединенных друг с другом с помощью шлицевого соединения, на одной из которых свободно надета инерционная муфта, расположенная между двумя частями пружины, выполняющей роль упругого звена, закрепленной на ведомом валу и поджимающей ведомую часть кулачковой муфты, а вторая его часть и ведущий вал закреплены в подшипниках с возможностью ограничения их линейного перемещения. С ведущим валом жестко соединен тахогенератор, электрически соединенный с индукционным датчиком перемещения, выход которого соединен с микропроцессорным измерительным устройством.

    На чертеже изображено устройство для реализации способа, содержащее ведущий 1 и ведомый 2 валы, соединенные между собой через кулачковую муфту 3, у которой ведомая ее часть 4 жестко соединена с ведомым валом 2, выполненным из двух частей 5 и 6, соединенных друг с другом посредством шлицевого соединения 7. На ведомый вал 2 надета инерционная муфта 8, расположенная между двумя частями центральной пружины 9, выполняющей роль упругого звена, закрепленной на ведомом валу 2 и поджимающей ведомую часть 4 кулачковой муфты 3. Ведомый 2 и ведущий 1 валы закреплены в подшипниках 10 с возможностью ограничения их линейного перемещения. С ведущим валом 1 жестко соединен тахогенератор 11, электрически соединенный с индукционным датчиком перемещения 12, выход которого соединен с микропроцессорным измерительным устройством 13. Индукционный датчик перемещения 12 жестко соединен с ведомой частью 4 кулачковой муфты 3.

    Способ осуществляют следующим образом.

    При приложении крутящего момента к ведомому валу 2 ведомая часть 4 кулачковой муфты 3 перемещается в осевом направлении, при этом центральная пружина 9 сжимается. С ведомой частью 4 кулачковой муфты 3 связан индукционный датчик перемещения 12, контролирующий ее перемещение, который запитывается от тахогенератора 11, выдающего мгновенное значение напряжения. Таким образом, на выходе индукционного датчика перемещения 12 амплитуда сигнала мгновенного значения напряжения uμ зависит от перемещения ведомой части 4 кулачковой муфты 3, а период связан с частотой вращения ведущего вала 1. Далее по мгновенному значению напряжения рассчитывается действующее значение напряжения Uμ

    Способы измерения крутящего момента

    Способы измерения крутящего момента

    Существуют различные способы измерения крутящего момента, которые отличаются своей точностью, гибкостью, универсальностью, условиями использования и многими другими параметрами. Ниже представлены наиболее передовые решения, решающие 80% задач по измерению крутящего момента, возникающих у наших партнеров.

    Если же у Вас существует более специализированная задача обратитесь к нашим специалистам за консультацией.

    Описание Детализация Документация

    Существует несколько основных задач, которые могут стоять перед лабораториями и производствами в сфере испытания крутящего момента:

    • Высокая точность определения крутящего момента.
    • Испытание крутящего момента в скоростных и высокоскоростных приводах.
    • Мониторинг крутящего момента в круглосуточном режиме 365 дней в году с минимальным обслуживанием в полевых или производственных условиях эксплуатации.
    • Внедрение измерительного узла в уже существующие установки и приводы.
    • Внедрение измерительного узла в минимальные установочные габариты.

    Высокая точность датчиков крутящего момента является на данный момент стандартным требованием предприятий, занимающихся проектированием, испытанием и мониторингом современных приводов и установок, используемых в наукоемких производствах. А в последнее время повышается спрос на датчики, работающие при скоростях вращения до 60 000 об/мин и выше. Индуктивные датчики момента серии ТМ обладают уникальной в своем роде технологией измерений крутящего момента, что позволяет обеспечивать не только высокую точность измерений, но и позволяет производить специальные высокоскоростные версии с частотами до 60 000 об/мин. Также датчики обладают высокими эксплуатационными свойствами, ознакомиться с которыми Вы сможете в специальном разделе .

    датчики крутящего момента TM

    Не менее распространенной задачей является Использование реактивных датчиков измерения крутящего момента при мониторинге, где постоянный контроль крутящего момента является необходимостью. Данные задачи разделяются на два основных типа:

    — Энергетические, нефтедобывающие и установки, к которым предъявляются аналогичные высокие требования по точности с минимальными остановками на обслуживание и использованием в суровых условиях. Для данных установок идеально подходят фланцевые датчики типа TF , так как они не имеют изнашиваемых частей и используют бесконтактный съем данных.

    Фланцевые датчики крутящего момента TF

    — Производственные линии, тяжелое машиностроение и установки, где контролируется стабильность работы при заданных границах, но применение классических датчиков момента невозможно по конструктивным причинам. Наиболее подходящим является применение телеметрических систем, монтируемых на вал , основным преимуществом является возможность превратить почти любой вращающийся узел в датчик крутящего момента.

    Телеметрия, монтируемая на вал

    Последней, но не менее распространенной группой задач является натурное испытание узлов и установок в автомобильной, железнодорожной и военно-промышленной отрасли, где по каким-либо причинам не может быть предусмотрено использование готовых датчиков момента. Данные задачи связаны с суровыми условиями использования, с внедрением в уже готовые узлы и механизмы без изменения конструкции. И на данный момент наиболее универсальным и гибким решением также является использование телеметрических систем различных модификаций .
    См. также здесь

    Если же у Вас существует более специализированная задача обратитесь к нашим специалистам за консультацией.

    Цель: Измерение крутящего /вращающего момента на валу Реализация: Приборы и датчики измерения величины крутящего момента

    График мощности и крутящего момента

    График мощности и крутящего момента

    График мощности и крутящего момента — о чем он говорит?

    График мощности и крутящего момента

    Пример графика мощности и крутящего момента, полученный со стенда для испытания двигателей PowerTest.

    Начнем с определений:

    МОЩНОСТЬ (POWER, HORSEPOWER) — это работа, проделанная за единицу времени. Речь идет в данном случае о механической мощности, которая при вращении вала вокруг своей оси описывается выражением:

    photo_2022-01-11_12-53-29.jpg

    • ω — угловая скорость вращения вала
    • M — крутящий момент
    • π — число ~ 3.1416
    • n — частота вращения, измеряемая в оборотах в единицу времени (в данном случае одна минута).

    Важно отметить что мощность в этой формуле получается в ваттах, для получения результата в лошадиных силах мощность в кВт необходимо умножить на коэффициент 0,735499.

    КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ (TORQUE) — это произведение силы в Н, которая приложена к валу не напрямую, а через рычаг (плечо) длиной 1 м, прикрепленный к валу (точка измерения крутящего момента), отсюда и единица измерения Н*м. При такой нагрузке происходит деформация вала ,только не изгиб, который был бы при нулевой длине плеча, а скручивание, при котором отдельные сечения вала не повторяют друг друга, а оказываются повернутыми друг относительно друга на определённые углы, тем большие, чем больше приложенная сила, или чем больше рычаг при одной и той же силе. По этой причине момент называют крутящим. Не следует ожидать, что вы увидите эту закрутку стального вала диаметром, например, 20 мм, нанеся перед нагрузкой на поверхность вала линии, параллельные его оси. Величина закрутки будет в реальности настолько мала, что её непросто измерить даже с помощью специальных приборов, измерителей крутящего момента.

    ОБОРОТЫ (RPM — Revolutions Per Minute) — здесь все еще проще, это число оборотов, которое совершает ВАЛ за одну минуту. Измеряется в об/мин.

    Часто кажется, что люди не вполне понимают разницу между МОЩНОСТЬЮ и МОМЕНТОМ, тем более, последние связаны друг с другом через еще один ключевой параметр, как на стенде испытаний двигателя, так и в условиях реальной эксплуатации. Это угловая скорость вращения вала.

    Например к нам часто приходят запросы «Нам нужно измерить параметры двигателя мощностью 200л.с.» или «какой гидротормоз вы посоветуете на 140 кВт?»

    Ответить на этот вопрос можно, но это не гарантирует что заказчик получит желаемый результат. Потому что в вопросе отсутствует информация о скоростных режимах испытываемого на стенде двигателя.

    И вопрос обычно задается так, как будто мощность и крутящий момент понятия если не взаимоисключающие, то по меньшей мере не связанные друг с другом.

    • МОЩНОСТЬ (скорость выполнения РАБОТЫ) зависит от МОМЕНТА и СКОРОСТИ ВАЛА(ОБОРОТОВ В МИНУТУ).
    • МОМЕНТ и ОБОРОТЫ В МИНУТУ — ИЗМЕРЕННЫЕ параметры, однозначно определяющие мощность двигателя.
    • Мощность рассчитывается из крутящего момента и оборотов, по следующей формуле:
    • МОЩНОСТЬ в Л.с. = КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ х ОБОРОТЫ ÷ 5252

    Почему это важно?

    При выборе нагружающего устройства это критически важно, так как одну и ту же мощность двигатель может выдавать на стенде как при 1500 об/мин (дизельный двигатель), так и на 20 000 об/мин (двигатель гоночного мотоцикла). Для каждого типа двигателя необходимо подбирать соответствующее нагружающее устройство. А иногда даже не одно, а тандем из двух, первое из которых работает при низких оборотах, а второе при высоких. Если речь идет об испытаниях вновь создаваемых двигателей с широким скоростным диапазоном вращения вала.

    Дизельный двигатель

    Дизельный двигатель и двигатель гоночного мотоцикла.

    Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) превращает энергию, выделившуюся при сгорании топлива в работу движения поршня, тот в свою очередь передает ее на коленчатый вал, который может создавать определенный КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ при заданных оборотах. Величина крутящего момента, который может создать двигатель, обычно существенно зависит от оборотов.

    Для разных двигателей эти параметры будут разными в зависимости от геометрических параметров КШМ (кривошипно-шатунного механизма), типа топлива, массы деталей, формы распределительных валов, системы впрыска топлива и управления зажиганием и т.д.

    Для маленьких и мощных двигателей необходимо использовать высокооборотистые гидротормоза и индуктивные тормоза

    Ниже представлены графики различных гидротормозов для испытания двигателей.

    Кривая мощности и крутящего момента

    Кривая нагружения для высокооборотистого гидротормоза.

    А для больших дизельных двигателей используются гидротормоза, выдающие максимальное тормозное усилие и мощность на низких оборотах

    График крутящего момента и мощности

    Кривая нагружения гидротормоза для испытания мощных дизельных двигателей.

    Что это означает на практике?

    Если отойти от теории, то график мощности и крутящего момента — это основные характеристики двигателя. Когда вы въезжаете на своем автомобиле в горку и пытаетесь поддерживать одну и ту же скорость, вам приходится сильнее нажимать на педаль газа. Многим при этом кажется, что мощность останется та же, т.к. скорость не меняется. Но это не так!

    При движении в горку двигатель выдает большую мощность при тех же оборотах.
    (при неизменной передаче). Это легко проверить, взглянув на текущий расход топлива.

    Также это объясняет, зачем двигателю нужна коробка передач, ведь для эффективного разгона и преодоления подъёмов нам необходимо поддерживать обороты в диапазоне максимальной мощности двигателя.

    А вот электромобили обходятся без нее. Кривая крутящего момента и мощности у электродвигателя намного более линейна, и к тому же электродвигатель выдает куда большую мощность на низких оборотах.

    Зачем измерять мощность и крутящий момент?

    Во-первых это необходимая процедура при разработке и сертификации любого нового двигателя.

    Во-вторых эти данные помогут при дальнейшей настройке и доработке двигателя, чтобы добиться наилучших эксплуатационных характеристик.

    В третьих кривая мощности и крутящего момента, если её сравнить с паспортной — это прямой показатель технического состояния любого двигателя.

    График мощность

    Графики мощности дизельного двигателя до ремонта и после ремонта, полученные с испытательного стенда на базе гидротормоза, который можно приобрести в нашей компании.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *