Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay
  Все выпуски  

Контрольно-измерительные приборы фирмы НВМ в Украине Измерение крутящего момента в испытательном стенде


 

ЧП "Анвит" эксклюзивный представитель

фирмы НВМ GmbH в Украине.

 

Измерение крутящего момента двигателя в испытательном стенде.

 

Вступление

 В течении пяти последних лет, развитие двигателей внутреннего сгорания приводит к тому, что точность измерения должна быть все выше и выше. Это  приводит к развитию средств измерения, где актуальная точность измерения состоит из нескольких компонентов, которые не оказывают непосредственный эффект на результаты измерения.{%BREAK%}

В дополнение к этому рост использования стендов для динамического тестирования двигателя, которые позволяют моделировать нагрузки на двигатель  с измерением крутящего момента при заданной скорости и точности. Например, стенд для  динамического измерения двигателя показывает, как корректное измерение крутящего момента оказывает решающее влияние на работу двигателя или на моделирование дорожных условий.

В ходе подготовки к измерению крутящего момента на стенде для испытания двигателей, есть два основных метода, каждый из которых имеет преимущества и недостатки. 

Измерение крутящего момента при помощи маятниковых опор

Реактивный крутящий момент измеряется на статоре при помощи маятниковых опор, измеряя степень нагрузки датчика силы. Обычно измеряют реактивный момент на статоре при помощи маятниковых опор относительно ротора.

В этом типе тестового стенда  двигателей внутреннего сгорания корректные результаты могут быть получены только с маховиком и соединительным валом с гасящим вибрацию элементом. Механическое соединения между моделирующим устройством и двигателем всегда должно быть центрировано. Контрольное  моделирующее устройство EMCON/ISAC, изготовленное AVL, позволяет моделировать реальные нагрузки на двигатель, без необходимости проведения дорожных испытаний. Моделируются реальные режимы, аналогичные  дорожным испытаниям включая коробку передач, сцепление и ускорение, соответствующие реальным режимам, для контроля крутящего момента.

Собственная частота установки обычно 15-25 Гц и желательно использование гасящего вибрацию элемента. Крутящий момент с частотой выше 15-25 Гц будет погашен инерцией системы.

Механическое устройство

Статор испытательного устройства упирается на подшипники. Подшипники имеют большое значение для достижения точности. В зависимости от размера и веса статора, 1 или 2 подшипника используется для каждой опоры.

Следующий вариант маятниковых опор отличается использованием гидростатических опор. Использования подшипников с низким трением позволяют измерить крутящий момент без гистерезиса. АРА из AVL, для примера, устанавливают на одной стороне гидростатические опоры, а на другой стороне подвижную опору, которая обладает осевой подвижностью для уменьшения гистерезиса.

Значительные преимущества опор в том, что они легко устанавливаются и износостойкие.

Но класс точности передающей балки и механической конструкции маятниковой опоры и класс точности вторичных преобразователей не определяют класс точности целой измерительной системы. Многие компоненты  имеют воздушный зазор и влияют на результаты измерения. К  факторам, которые, влияют на точность измерительной системы, так же  относятся, подключение статора, трение на опорах, воздушные зазоры, карданный вал между тормозом и двигателем.

Электрические измерения крутящего момента

Вычисление крутящего момента (известен как компьютер крутящего момента) происходит в режиме реального времени.

Компьютер крутящего момента фирма АРА расположен на панели оператора. Вычисляются скорость, ток и магнитные потоки. Влияние воздушных зазоров вычисляется через измерение вектора умножения магнитных полей. Точность вычисляемого момента 3-5%. Часть влияния зазоров, которая усиливает момент инерции массы ротора, вычисляется, используя дифференциальное значение скорости умноженный на известный момент инерции вращающихся деталей.

Следовательно,  влияние зазоров или момент вала могут быть учтены для контроля как актуальные величины. Недостаток вычисления момента вала в большой составляющей шума в сигнале, что требует вычисления дифференциала скорости используя малые временные интервалы. Хороший компромисс в этой задаче может быть найден между требованиями динамического контроля, который требует передачу актуального сигнала и резонирующей шумовой составляющей.

Процессор АРА вычисляет влияние зазоров с частотой 4000 Гц и это хороший базис для контроля и моделирования.

Современные вычисления и измерения

Никакие механические приспособления или вычисления не сравнятся с современным стендом для измерения динамических характеристик двигателя.

Электрические измерения влияния зазоров имеет достаточную точность, но низкие динамические характеристики. Повышение динамики, но больше неточностей вычисления моментов всегда присутствует в электронике контроля. Программа сравнивает две величины  и на основании изменения значения, вносит корректирующее значение в расчеты крутящего момента. Эта коррекция повышает точность для динамических операций.

Измерение крутящего момента фланцем крутящего момента или на валу

В отличии от измерительного метода описанного ранее, в этой статье, измерение крутящего момента использует крутящий фланец или передаточный вал как встроенный элемент системы.

Рабочие характеристики тестируемой детали и рабочие характеристики нагрузочного устройства показывают ограничения использования маятниковых опор.

Во первых в связи с  нерегулярной силой воздействия, Вы  получите пиковые значения влиянию каждого отдельного цилиндра получая желаемый выходной крутящих момент к результате. Этот эффект является основным особенно при тестировании двигателей с одним или несколькими  цилиндрами и должен быть решающим в выборе системы измерений.

Во вторых, двигатель формирует периодическую функцию основную на принципе его работы, это разрешимая задача, но необходимо выполнение нескольких условий, учитывая резонансное поведение.

Нерегулярный принцип работы зависит от количества цилиндров и влияет на результаты измерений при повороте вала. Крутящий  момент, зависящий от принципов работы  и рабочего процесса   проще описать при помощи функции. Этот процесс с одной стороны,  давление газа в цилиндре, с другой стороны, масса вращения и момент инерции. С помощью анализа Фурье, функция может быть разложена в периодические функции, которые в дальнейшем показывают как главную составляющую, так и незначительные.

 

Измерения крутящего момента при помощи маятниковых опор

Преимущества

  • Высокая точность в статичных состояниях
  • Возможна калибровка при вращении.
  • Сигнал не нуждается в фильтрации.
  • Измерения не зависят от скорости
  • Диапазон измерения может незначительно превышать номинальную нагрузку датчика.

Недостатки

  • Ограниченное использование для динамических систем

 

Измерение крутящего момента при помощи фланца крутящего момента

Преимущества

  • Измерение корректно во всех состояниях  статичных и динамических
  • Использование стандартных нагрузочных машин
  • Измерение непосредственно крутящего момента

Недостатки

  • Нельзя калибровать при вращении
  • Ограничение по максимальной скорости вращения

 

ЧП "Анвит"
эксклюзивный представитель фирмы "НВМ" в Украине.
тел (044) 451-46-99
факс (044) 537-33-05
www.anwit.kiev.ua
alex@anwit.kiev.ua


В избранное