Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Multimetr FlukeMultimetr Fluke
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Sztuczne obciążenie ciągnika na wałku WOM, hamownia

lleszek11 22 Dec 2020 18:44 804 21
  • #1
    lleszek11
    Level 10  
    Witam. Potrzebuję stworzyć maszynkę, która wytwarzała by sztuczne obciążenie dla silnika ciągnika o mocy około 200kW (ala hamownia). Potrzebne jest mi to dlatego, że przy naprawie maszyny trzeba często wykonać test działania pod obciążeniem i z tym jest nie lada problem. Szukam koncepcji, pomysłu jak coś takiego mogłoby funkcjonować.
    Ethernet jednoparowy (SPE) - rozwiązania w przemyśle. Szkolenie 29.09.2021r. g. 11.00 Zarejestruj się za darmo
  • Multimetr FlukeMultimetr Fluke
  • #2
    moze-byc
    Level 28  
    Twój główny problem to odbieranie energii z wału oraz pomiary. Pomiar prędkości obrotowej wału będzie bardzo prosty. Pomiar momentu mniej ale o tym za raz.
    Możesz, a raczej musisz, moc 200kW wytracać na ciepło. Z miejsca więc potrzebujesz na wale hamowni zainstalować dużą metalową tarczę, raczej stalową, zapewniając jej takie chłodzenie by nie stopiła ani nie odkształciła się podczas przyjmowania 200kW w założonym czasie (nie musisz liczyć na stałe obciążenie, możesz zmierzyć raz czy dwa a potem zostawić tarczę na 10 minut by wystygła, a rozgrzana może być do czerwoności).
    Regulacja obciążenia. Wspomnianą tarczę możesz moim zdaniem hamować na 2 sposoby. Poprzez tarcie, idea identyczna z działaniem hamulców tarczowych. Raczej ciężkie do zrealizowania. Druga opcja to magnetyzm i prądy wirowe. Przy tarczy umieszczasz odpowiednie elektromagnesy. Prądem regulujesz natężenie pola magnetycznego w którym wiruje tarcza. W tarczy wytwarza się prąd który nagrzewa tarczę ale nie powinien nagrzewać elektromagnesów. Elektromagnesy będą się grzały tylko od ich własnego prądu więc łatwo policzyć to tak by się nie spaliły. Plus jest taki że dopuszczamy małe odkształcenia tarczy, na upartego możesz hamować aż tarcza się stopi.
    Pomiar - czy hamulec tarciowy czy elektromagnetyczny, zespół hamujący montujesz na ruchomej osi będącej osią obrotu tarczy. Zawieszasz ją na odpowiedniej sprężynie. Jeżeli elektromagnesy działają siłą na tarczę, to tarcza działa na elektromagnesy taką samą siłą. Im większa będzie tym bardziej rozciągnie się sprężyna więc o tym większy kąt obróci się zespół hamujący.
    Proponowałbym raczej tą drugą opcję - elektryczną. Bardziej idiotoodporna i mająca większe możliwości.
    Do tego dochodzi oczywiście chłodzenie tarczy. Można na niej zamontować łopatki lub zrobić coś na kształt tarczy wentylowanej. Do tego przydałby się coś a'la komin by powietrze mogące osiągać pewnie ładne kilkaset stopni wyrzucać w bezpiecznym kierunku.
  • #3
    kwok
    Level 39  
    Potrzebujesz retarder elektryczny od ciężarówki z momentem większym niż silnik traktora. Poszukaj sobie coś w katalogach TELMA a potem gdzieś na giełdach albo złomowiskach . Tanie to nie jest niestety ale może coś wynajdziesz.
  • #4
    moze-byc
    Level 28  
    kwok wrote:
    Potrzebujesz retarder elektryczny od ciężarówki z momentem większym niż silnik traktora. Poszukaj sobie coś w katalogach TELMA a potem gdzieś na giełdach albo złomowiskach . Tanie to nie jest niestety ale może coś wynajdziesz.

    Również ciekawa opcja, energia wytracana na oleju. Do tego chłodnice... jak z cenami nie wiem, ale jako człowiek typowo elektryczny byłbym jednak za odpornością metalowej płyty na wszelkie zjawiska :)
  • #5
    kwok
    Level 39  
    Napisałem "elektryczny" czyli nie olej a dokładnie to o czym pisałeś. Kierowcy tirów mówią "telma" bo tak jest na nich napisane.
    Hydrauliczne to zwykle intardery ale to inna historia, tak czy owak są to "zwalniacze" wspomagające hamulce a nazwa retarder pochodzi od ang "retard" - zwalniać, opóźniać, hamować.

    W temacie, retarder o momencie ponad 1000Nm powinien być wystarczający bo na womie raczej więcej nie ma nawet w ponad 300-konnych traktorach. Silniki tam mają troszkę ponad 1000Nm ale część momentu zabiera osprzęt silnika, klima i hydraulika.

    Sztuczne obciążenie ciągnika na wałku WOM, hamownia

    Dodano po 13 [minuty]:

    Na alle jest za tysiaka DAF LF 45 55 TELMA 2004r
    Do tego 2 duże aku (24V) i mocniejszy prostownik żeby te aku ładował, 4 styczniki 60A 24V albo układ pwm ponad 200A (nie wiem czy to będzie na pwm dobrze hamowało), flansze z wału napędowego i trochę mechanicznej roboty żeby to połączyć w całość.
  • #6
    web69
    Level 30  
    Najprościej agregat prądotwórczy z napędem wom, przydatne do pomiarów i w razie zaniku zasilania w gospodarstwie.
  • Multimetr FlukeMultimetr Fluke
  • #7
    moze-byc
    Level 28  
    kwok wrote:
    (nie wiem czy to będzie na pwm dobrze hamowało)

    Jeżeli działa to tak jak opisałem to ja, to będzie działało świetnie. Przetestowane.
    Powiedz tylko, na czym tutaj wydziela się ciepło? Bo to brzmi jakby potrzebne były zewnętrzne elementy grzejne, po co inaczej półprzewodniki na 200A?
  • #8
    kwok
    Level 39  
    Ciepło wydziela się na tych wentylowanych tarczach, to zardzewiałe na górze na obrazku.
    A po co 200A? Są 4 pary cewek bo są 4 stopnie hamowania. Wszystko razem pobiera ponad 160A. Gdyby robić pwm dla każdej pary osobno to trzeba 40A na stopień plus trochę zapasu (ja lubię duży zapas 😁) dlatego tu skromnie oszacowałem na 200A, chociaż wolałbym 300 😀.
  • #9
    moze-byc
    Level 28  
    @kwok ogólnie Twój pomysł mi się podoba. Dosyć dobrze znam to rozwiązanie do obciążania silników do pomiarów, Ty podałeś gotowe urządzenie które może przeżyć wydaje mi się wiele, w okazyjnej cenie.
    Rozumiem, że cewki zasilane są z 12V. Daje to 2kW mocy a to niedużo. Dodatkowo bezwładność całości jest bardzo duży więc elektronika będzie mogła kluczować PWM przy bardzo niskiej częstotliwości, w porównaniu do zwykłych zastosowań. Myślę że nawet 100Hz nie ma sensu przekraczać, a i 10 byłoby wystarczające. Możemy użyć więc kilkudziesięciu tranzystorów MOSFET lub IGBT w typowych obudowach (ceny od kilku do kilkunastu PLN, nie ma sensu szaleć) zamiast wymyślać bloki IGBT po kilkaset złotych sztuka. Do tego dojdą również szybkie diody. Możemy tez połączyć cewki w szeregu i użyć napięcia powiedzmy 48V 40A. Możliwości jest wiele.

    Sterowanie MOSFETów to już kwestia wyobraźni. Jakie opcje kto chce, może uda się zrobić program do automatycznego ściągania charakterystyk i rysowania wykresów.
    Niepokoi mnie tylko jedna myśl. To będzie małe. Wielkości, nie wiem, taczki? Małego siewnika? A fabryczne hamownie to wielkie przyczepy zasilane trójfazowo. Czemu?
  • #10
    kwok
    Level 39  
    Zasilanie jest 24V a w zasadzie 28V.
    No małe to jest, tak od 35 do może 60 cm średnicy tarczy, waży ze 200kg, a działa tzn hamuje 20t pojazd taj jakbyś to robił normalnie hamulcem, oczywiście kół nie zablokujesz bo przez pole magnetyczne się nie da. Chodzi o moment hamujący a nie moc. Telma sobie to tak całkiem słusznie wymyśliła że moment zależy od średnicy i ilości tarczy, dlatego cewki są chyba zawsze takie same a tarcze są większe lub mniejsze i jedna lub dwie.
    Ten retarder z pdf-a osiąga moment chyba ponad 3000Nm przy 700 obr/min. I trzyma tak do 1700 obr. Wom traktora to 540 lub 1000 obr/min przy chyba 1600obr/min silnika. Retarder przy 150 obr osiąga cirka 1500Nm więc dla wom 1000Nm sporo za dużo ale tu o to chodzi. Zastosowałbym jeszcze sprzęgło przeciążeniowe żeby nie ukręciło wału w skrzyni traktora.
    Niestety na szybko nie mogę znaleźć parametrów wom jakiegoś przykładowego ciągnika w Nm ale Fendt 936 360KM może oddać na wom 300Km. Trzeba by jakoś to przeliczyć na Nm i przy jakich obrotach albo może jeszcze znajdę jakieś fabryczne dane.
    Dlaczego ori hamownie są wielkie? Nie wiem. Może hydrauliczne i trzeba masę chłodnic przy założonym ciągłym działaniu albo jakiekolwiek do ciągłego działania. Retarder działa tyle ile hamujesz pojazdem albo zjeżdżasz z górki i nie chcesz dopuścić do rozpędzenia pojazdu (po to retarder żeby nie spalić klocków). Oczywiście jak długa górka to dym leci i cewki też się palą. Myślę że do sprawdzenia wom wystarczy, włączenie wom pod małym obciążeniem i potem zwiększyć żeby sprawdzić czy sprzęgło się nie ślizga - góra minuta.

    Dodano po 9 [minuty]:

    Coś mam Sztuczne obciążenie ciągnika na wałku WOM, hamownia
    Dane dla 240 i 260KM traktora więc retarderów przydałoby się 2 hehehe.
  • #11
    moze-byc
    Level 28  
    kwok wrote:
    Oczywiście jak długa górka to dym leci i cewki też się palą. Myślę że do sprawdzenia wom wystarczy, włączenie wom pod małym obciążeniem i potem zwiększyć żeby sprawdzić czy sprzęgło się nie ślizga - góra minuta.

    Oj to niefajnie. Poczekamy aż autor napisze konkretniejsze wymagania, ale jestem pewien że całkiem niedrogo będzie można zrobić odpowiednik mogący działać ciągle bez przegrzania, gdzie jedyną rzeczą jaka będzie mogła się stopić będą tarcze.
    Możemy użyć multiplikatora co prawdopodobnie zmniejszyłoby wymagania co do retardera. Proponowałbym jakiś dyferencjał.
  • #12
    Paweł#G
    Level 16  
    Swojego czasu pompy hydrauliczne нш-250 nsz250 kosztowały napewno poniżej 1000zł. Jedna ma zapotrzebowanie na moc ok 125 koni przy nominalnym ciśnieniu i wydajności. Do tego zawór bezpieczenstwa i zawór regulujący ciśnienie od zera do ciśnienia nominalnego, chłodnice oleju, przekladnia,przewody( niestety wszystko na duże przepływy). Z grubsza moc można szacować po cisnieniu i przepływie/obrotach.
    Kiedyś to byla tańsza opcja alternatywna dla retardera. Obecnie można kupić go taniej niż 10 lat temu, a aktualnych cen pomp hydraulicznych po sprowadzeniu nie znam ( kiedyś były dostępne prawie od ręki) Co finalnie lepsze/ tańsze trzebaby policzyć.
  • #13
    lleszek11
    Level 10  
    Pomysł z retarderam jak najbardziej mi odpowiada jednak elektryczny odpada z tego względu że dłuższe obciążenie jego spowoduje zniszczenie układu czasem potrzeba i z 1h pracy ciągłej. Bardziej jestem skłonny do hydrokinetycznego retardera w nim mogę zastosować dowolnej wielkości chłodnicę przez co nie zniszczę maszynki. Macie jakiś pomysł na pomiar mocy i momentu ?
  • #14
    moze-byc
    Level 28  
    lleszek11 wrote:
    Macie jakiś pomysł na pomiar mocy i momentu ?

    Na moment podałem, prędkość obrotową zmierzysz na 100 sposobów o tu nie ma problemu, moc to matematyka i mnożenie.
  • #15
    lleszek11
    Level 10  
    Zamiana momentu obrotowego na moc. Wystarczy pomnożyć moment [Nm] przez obroty [obr./min] i uzyskany wynik podzielić przez 9549,3. To co otrzymamy, będzie wyrażone w kilowatach [kW]. Więc jak obliczyć moc już wiem , pozostaje tylko zmierzyć moment w retarderze. W elektrycznym nie ma z tym problemu , jednak jak to zrobić w hydrokinetycznym?
  • #16
    moze-byc
    Level 28  
    lleszek11 wrote:
    W elektrycznym nie ma z tym problemu , jednak jak to zrobić w hydrokinetycznym?

    Identycznie. Moment to siła razy dźwignia. Dokładasz do konstrukcji dźwignię i mierzysz siłę liniową. Na to opcji jest wiele, nawet piezoelektryki.
  • #17
    kwok
    Level 39  
    W hydraulicznym też można zagotować olej mimo chłodzenia a tym bardziej przez godzinę. Te zwalniacze działają skutecznie ale nie są do pracy ciągłej, czy elektryki czy hydro. W zasadzie elektryka też możesz chłodzić np natryskiem oleju a olej chłodnicą bezpośrednio czy też poprzez wymiennik, dalej chłodnica z 200- konnego kombajnu i to wielkie kombajnowe śmigło + napęd tego śmigła (nie wiem czy silnik 10kW da radę), obieg płynu w chłodnicy zapewni pompa od webasto np z autobusu. Oczywiście elektryczny trzebaby obudować i to kolejny problem. W sumie słusznym wydaje się zastosowanie hydraulicznego, obudowany i zwykle wymiennik w komplecie. Nie wiem tylko czy one osiągają tak duży moment hamujący jak elektryczny, a tu jak by nie patrzył te 4000Nm trzeba mieć do dużych traktorów. No można jeszcze przekładnię zastosować żeby retarder kręcił się 2x szybciej...
  • #18
    moze-byc
    Level 28  
    kwok wrote:
    nie wiem czy silnik 10kW da radę

    WOM da radę a moment i tak wliczymy w sumaryczne obciążenie. Wystarczy użyć dodatkowej przekładni która umożliwi nam pomiar momentu "marnowanego" na śmigłem kręcenie.

    @kwok, jak myślisz. Czy dałoby radę sensownie tak zrobić układ hydrauliczny by niemożliwe byłoby przegrzanie oleju? Bo ja wiem że wystarczy prosto przerobić cewki retardera elektrycznego, konkretniej przeliczyć i nawinąć od nowa wg potrzeb, by niemożliwe było ich przegrzanie. O przegrzanie tarczy raczej bym się nie martwił - Jej ewentualne dopasowanie do pracy ciągłej to kwestia wycięcia okręgu ze stali, dospawanie odpowiednich łopat i wywarzenie.
    Elektromagnesy można na upartego chłodzić cieczą a nawet wstawić wewnątrz uzwojenia miedziane wężownice do chłodzenia. Jednak bardziej skłaniałbym się do zapewnienia dobrej przewodności cieplnej całości nie stosując innej izolacji niż lakier na przewodach, i zalaniu całości nawet wodą. I nie będzie opcji że coś się spali.
  • #19
    kwok
    Level 39  
    Da się zrobić tak żeby nie przegrzać tylko po co. Żeby taką hamownię użyć raz na jakiś czas?

    Prościej napędzać wentylator silnikiem 1400obr/min niż kombinować z dodatkową mechaniką. Można wtedy ustawić to gdzie się chce. Trzeba tylko odpowiednią moc silnika.
    Co do chłodzenia elektryka, oczywiście że można go utopić ale w czymś co nie przewodzi prądu bo cewki są lutowane z przewodami i koszulka termo na tym, a tego rodzaju połączenie niestety jest tylko bryzgoszczelne a nie hermetyczne. Poza tym żeby chłodzić cewki trzebaby utopić całość co się wiąże z uszczelnieniem wału w kombinowanej obudowie itd - sporo roboty żeby to nie przeciekało. Prościej natrysk, po cewkach będzie sobie spływać, na tarcze podać od wewnątrz ciecz (też trzeba chłodzić bo szczelina powietrzna jest poniżej 1mm), tarcze ją rozrzucą wokół po obudowie/osłonie, ciecz spłynie do misy z której można ją wyssać do wymiennika jakąś pompką. Dalej chłodnica jak do hydraulicznego.
  • #20
    moze-byc
    Level 28  
    Nie zgodzę się. Myślałem raczej o, jak już mówiłem, przewinięciu cewek by zapewnić maksymalne przewodzenie ciepła z wewnątrz na zewnątrz i przy okazji usunięcie wszelkich elementów topliwych (taśm, tworzyw). Połączenia lutowane można polakierować i nic im woda nie zrobi. Każdą cewkę osobno zamknąć w "puszce" i tylko podać napięcie i tłoczyć przez puszkę wodę.
    Chłodzenie tarczy cieczą to pomysł wręcz idiotyczny. Na cewkach wydziela się moc tylko i wyłącznie podawana z zasilania - 2kW jak mówiliśmy. Schłodzenie tego będzie banalnie proste. Na tarczy, czyli metalowym kawałku dysku, będziemy mieli do wytracenia 200kW a to jest od cholery mocy i jedyna opcja chłodzenia tego to umożliwienie rozgrzania tarczy do kilkuset stopni i niech powietrze wyrzucane z tarczy ma te 300 stopni na wylocie. Marne 2kW magnesów nie przegrzeją, tarcza niech zacznie świecić na czerwono, nic się jej nie stanie jak będzie tak pracowała i przez tydzień.
    A by schłodzić 2kW wystarczy zwykła chłodnica samochodowa.
    Dodatkowo retarder elektryczny ma olbrzymią zaletę - można dowolnie regulować moment hamowania. Nie wiem czy autor tego potrzebuje, ale proste hamowanie ze zdjęciem charakterystyki zdejmie mu nawet Arduino.
    Zastanawiam się tylko czy jest sens kupować fabryczne urządzenie. Może lepiej ten 1k pln zainwestować w zamówienie tarczy ciętej na CNC i zrobienie magnesów wg potrzeb? Ponawiam propozycję użycia mostu napędowego i zwiększenia prędkości obrotowej retardera - większa prędkość to mniejszy moment)
  • #21
    kwok
    Level 39  
    Za tysiaka retardera nie wyprodukuje więc zostaje radzić sobie z tym co jest dostępne. Przezwajanie cewek to kolejna kasa, zamknięcie istniejących w puszkach niemożliwe ze względu na brak miejsca a tarcze trzeba chłodzić nie ze względu na wytrzymałość samego żelastwa tylko z powodu nagrzania cewek. Bliskość dwóch czerwonych tarcz i cewek pomiędzy nimi spowoduje że czerwone tarcze zagrzeją ponad normę wszystko to co jest pomiędzy nimi. Wydzielana moc cieplna - nie znam się więc nie podejmę próby oszacowania ale skoro taki retarder wytrzymuje zjazd z góry czyli do kilku minut to z chłodzeniem cieczą powinien wytrzymać kilka razy dłużej.