logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Budowa hamowni do badania parametrów silnika spalinowego

orange007 14 Gru 2006 21:53 13542 39
  • #1 3332080
    orange007
    Poziom 2  
    Witam!

    Z GÓRY PRZEPRASZAM WSZYSTKICH, KTÓRYM WZRASTA CIŚNIENIE KIEDY WIDZĄ, ŻE TEMAT NIE JEST ZWIAZANY Z DZIAŁEM! MÓJ POST Z DZIAŁU DOTYCZĄCEGO NAPRAW SAMOCHODÓW ZOSTAŁ USUNIĘTY ZARAZ PO UMIESZCZENIU(BĄDŹ CO BĄDŹ TEMAT DOTYCZĄCY ALTERNATORA MOIM ZDANIEM TAM POWINIEN SIE ZNAJDOWAĆ)MAM NADZIEJĘ ZE TU MOZE ON SIĘ ZNAJDOWAĆ SKORO DZIAŁ NAZYWA SIĘ INNE.

    A teraz mój problem:
    Myślę nad rozwiązaniem konstrukcyjnym stanowiska do badania silników tłokowych.
    Chcę badać niewielkie silniki (wręcz silniczki:) Ich moc to ok 1 kW.
    Chcę zrobić hamownie z alternatora 90 A, i tu pojawia się moje pytanie.
    Alternator wraz ze zwiększeniem obrotów zwiększa swoje natężenie. Mnożąc natężenie przez napięcie otrzymamy moc. Teraz pytanie: Czy jeśli napędzał będę alternator silnikiem przez przekładnie o przełożeniu 1:1 to czy moc na alternatorze będzie równa mocy mojego silnika??
    I jeszcze jedno jaki zastosować najlepiej obrotomierz do zbadania prędkości obrotowej?? Słyszałem o jakichś obrotomierzach optycznych.Proszę o fachową poradę.
    Z góry dziękuję i pozdrawiam!
  • #2 3333398
    tomgart
    Poziom 25  
    Teoretycznie tak, ale musisz wziąć pod uwagę sprawność samego alternatora która na pewno nie jest 100%.
    Musisz rozważyć też obciążenie które podłączysz do alternatora i pomiar prądu płynącego przez nie. Sam alternator bez obciążenia, napędzisz byle czym co pokona straty mechaniczne.
    90A *12 V to ~1kW wydzielonej mocy - można by zastosować sekwencyjnie załączane żarówki samochodowe i w ten sposób stopniować obciążenie.
    Obrotomierz optyczny działa na zasadzie zliczania w jednostce czasu, liczby przecięć wiązki światła przez przesłonę zamocowaną do wału silnika. Można go zastosować jak najbardziej.
  • #3 3333948
    grito
    Poziom 19  
    Jeśli chodzi o obrotomierze optyczne to stosowanie przesłony nie zawsze jest konieczne. Na labolatoriach często korzystamy z obrotomierzy cyfrowych które podświetlają biały punkcik (pomalowany), a reszta wału jest czarna. Biały punkcik jest namalowany zwykłą farbą, ale powoduje pewne odbicie światła na podstawie którego obrotomierz zlicza odbić i podaje prędkość obrotową
  • #4 3334251
    orange007
    Poziom 2  
    dzięki za rady.
    a jeśli chodzi o ten alternator to jaki jeszcze pomysł macie na sposób badania nim mocy?? ewentualnie momentu obrotowego? bo istnieją tego typu hamownie z ułożyskowanym alternatorem.Do alternatora przymontowany jest pręt który pod wpływem pracy alter. dociska wagę i wskazuje pewną wartość z czego wyliczany jest moment. Z tym że rozwiązanie z wagą jest mało wygodne jak dla mnie. najlepiej gdybym wszystkie wyniki miał na wyświetlaczach.
  • #5 3396149
    Abaqus
    Poziom 12  
    Według mnie pomiar mocy przez pośredni pomiar napięcia i prądu i obliczenie jej będzie bardzo niedokładny, tym bardziej, że chcesz dokonywać pomiarów na tak małych silnikach. Na hamowaniach robi się to w ten sposób, iż mierzony jest właśnie moment obrotowy i prędkość obrotowa wału silnika. Dopiero iloczyn momentu obrotowego i prędkości obrotowej wału silnika daje nam moc. Moment obrotowy natomiast wyznacza się mierząc siłę, z jaką hamulec "stara się" obrócić swoją obudowę. Siła działa na znanym ramieniu (stąd moment obrotowy). To skrócony i uproszczony opis, ale taka metoda jest stosowana. Stosuje się tylko hamulce o różnych konstrukcjach (np. wodne czy elektrowirowe) i różne wyposażenie hamowni. Reasumując: najlepiej (czyt. otrzymasz najdokładniejszy wynik) jeśli zmierzysz siłę na hamulcu i prędkość obrotową. A jakie w ogóle silniki chcesz badać? Do napędu modeli czy jakieś inne?

    Pozdrawiam
  • #6 3397515
    _jta_
    Specjalista elektronik
    A gdyby tak ustalić, jak zależy napięcie (SEM) alternatora od obrotów (powinna być zależność proporcjonalna,
    zakładając że wyeliminujemy spadek napięcia na diodach prostowniczych, jeśli jakieś są) i mierzyć prąd?
    Moc pobierana przez alternator = SEM * prąd (z dokładnością do strat na tarcie). Ale będzie problem z fazą
    - przesunięcie fazy prądu i napięcia zmieni moc... więc chyba jednak trzeba zmierzyć oporność alternatora,
    i liczyć moc na obciążeniu + moc traconą w uzwojeniach alternatora.

    Obroty można wyznaczyć z dobrą dokładnością mierząc częstotliwość prądu z alternatora. ;)

    Co do pomiaru siły, to miałbym jeszcze jeden pomysł: wykorzystać siłę do naciągania struny,
    i mierzyć częstotliwość drgań własnych tej struny, lub (może łatwiej) opóźnienie drgań wzdłuż
    niej - z tego można wyliczyć siłę, z jaką jest naciągnięta.
  • #7 3399181
    tomgart
    Poziom 25  
    Abaqus chcąc mierzyć moment metodą hamulcową musisz znać dokładnie współczynnik tarcia, cokolwiek by to znaczyło w poszczególnych rodzajach hamulców
  • #8 3399323
    Abaqus
    Poziom 12  
    Tomgart, niestety jesteś w błędzie. Hamując wał nie obchodzą mnie żadne współczynniki tarcia. Może uda mi się to wyjaśnić. I to nie jest mój pomysł tylko tak się po prostu robi.
    Wał silnika jest sprzężony z jakimś tam wałem naszej hamowni, który jest hamowany. Dajmy na to, że na końcu tego wału naszej hamowni jest tarcza (taka jak w hamulcach samochodowych). Z tarczą współpracuje zacisk hamulcowy. Do zacisku przymocowane jest ramię o znanej długości. Ramię naciska na czujnik siły lub wagę. Więc mamy już pomiar momentu. Druga rzecz to obroty. A z tą wagą to stare hamownie do silników motocyklowych miały wagi tej samej konstrukcji jak w sklepach spożywczych za głębokiego PRL'u :)
    Kłopot z hamulcami ciernymi jest jednak taki, że trudno uzyskać stabilny moment hamujący dlatego powszechnie są stosowane hamulce, o których wspomniałem wcześniej. Powiem jeszcze, że w rzeczywistych hamowniach nie widać tak naprawdę żadnych ramion naciskających czujniki siły ponieważ są stosowane układy dźwigni (przekładnie) aby wyeliminować m.in. wpływ zginania się tego ramienia.
    Mam nadzieję, że wyjaśniłem, iż nie musimy się tutaj przejmować współczynnikami tarcia, bo - powtórzę - siła jest mierzona bezpośrednio.

    Pozdrawiam
  • #9 3399923
    _jta_
    Specjalista elektronik
    ... z dokładnością do tarcia na łożyskach (np. wału, zamocowania alternatora) - waga wskaże siłę zmniejszoną o to tarcie.

    Określanie mocy poprzez pomiar prądu alternatora pominie opory w alternatorze (tarcie, prądy wirowe), więc chyba
    będzie dużo gorsze od pomiaru siły. Chyba nie znajdzie się nic lepszego, niż zastosować tu jakąś wagę elektroniczną.
  • #10 3399967
    tomgart
    Poziom 25  
    Abaqus upieram się dalej przy swoim, współczynnik tarcia jest bardzo ważny, bo od niego zależy jaka część momentu przekazywana jest na ramię pomiarowe. Gdybyś miał współczynnik tarcia =1 to wtedy moment byłby przenoszony w 100%, ale to znaczyłoby że cały układ jest unieruchomiony :)
    Hamulce innego typu stosuje się po to aby uzyskać stałość tego współczynnika w funkcji obrotów.
  • #11 3400830
    _jta_
    Specjalista elektronik
    ... owszem, hamulec jest unieruchomiony, jego obudowa nie kręci się razem z wałem silnika. ;)

    Natomiast zauważyłem jeszcze jedno źródło błędu: moment siły przenoszony przez przewody
    alternatora - chyba, że podłączymy do niego obciążenie, które będzie mogło obracać się
    razem z nim (z dokładnością do dźwigni łączącej z wagą), i zrobimy sterowanie bezprzewodowe.
    I jeszcze jedno: jeśli oś nie jest pionowa, to hamulec musi być wyważony... albo trzeba ustalić,
    jakie ma położenie równowagi, mierzyć odchylenie od niego i wyliczać moment siły.
  • #12 3401735
    tomgart
    Poziom 25  
    _jta_ przesadziłeś chyba z tym momentem od przewodów, chyba że chcesz mierzyć moment mikrosilników.
    Z tym unieruchomieniem chodziło mi że wał silnika musiałby by się zatrzymać.
  • #13 3402072
    Jerzy Węglorz
    Poziom 39  
    "Klasyczne" rozwiazanie obciążenia to wirnik z łopatkami zanurzony w wodzie, w wannie, która jest zamocowana obrotowo (przechylnie) i na ramieniu ma zamocowaną szalkę na odważniki. Silnik napędza wirnik, który "młócąc" łopatkami wodę powoduje wychylenie wanny z położenia "zerowego". Odważnikami kładzionymi na szalkę należy zrównoważyć wychylenie wanny, sprowadzając ją do położenia "zerowego". Z długości ramienia i ciężaru odważnikow mamy moment, a obroty należy zmierzyć jakimkolwiek obrotomierzem.
    Tą konstrukcję można oczywiście unowocześnić, zastępując wannę i wirnik alternatorem, do którego dołączone są np. żarówki, a regulację obciążenia można zrobić regulatorem napięcia. Alternator powinien być zamocowany obrotowo w taki sam sposób, z dodatkiem ramienia i szalki na odważniki - w ten sposób pomiar momentu będzie całkowicie mechaniczny, a z kolei z jednego z uzwojeń alternatora można pociągnąć sygnał do elektronicznego częstotliwościomierza.
  • #14 3402625
    tomgart
    Poziom 25  
    Tak, ale jak zmienimy liczbę łopatek lub ich szerokość to uzyskamy inny moment. Dlatego koniecznie trzeba znać "przełożenie" takiego hamulca.
  • #15 3402749
    pukury
    Poziom 35  
    witam !! w latach 70 ub. wieku w pracowni modelarskiej LOK dokonyawliśmy pomiarów silników modelarskich . obecnie do takich mocy ( właściwie momentu ) jak potrzebuje Kol. chyba najlepszy byłby jednak alternator . przecież obciążony alternator to hamulec ( każdy chyba słyszał pisk paska spod maski samochodu ) . oczywiście problem jest z określeniem sprawności alternatora , ale można by napędzić go za pomocą silnika o znanej mocy ( ileś tam W ) i pomierzyć prąd na obciążeniu . wiedzieli byśmy że przy powiedzmy mocy dostarczonej 0.75kW alternator oddaje ileś tam . i tak metodą co prawda pośrednią ale można wyznaczyć moc podaną na alternator . oczywiście nie wiadomo o jaką dokładność chodzi Kol. ale po przemyśleniu sprawy można dojść do oczekiwanych wyników - tak sobie myślę . co do pomiaru obrotów to sprawa jest raczej jasna . pozdrawiam !!
  • #16 3402995
    Abaqus
    Poziom 12  
    Jerzy ma rację. Ja ze swej strony zapomniałem dodać, że obudowa hamulca (obojętne już jakiego) musi być zamocowana wahliwie.
    Tomgart, nie rozumiem dlaczego tak upierasz się przy tych współczynnikach. Twój wywód o przenoszeniu momentu w 100 czy tam w ilu % jest błędny, ponieważ jaki ten moment by nie był i tak zostanie wyznaczony na podstawie pomiaru siły (na wadze/czujniku). Na hamowni mojej macierzystej polibudy są 4 różne hamulce, ale zasada taka sama dla wszystkich. Proponuję literaturę jakiegokolwiek skryptu jakiejkolwiek uczelni do laboratorium z silników spalinowych. Tam są takie informacje jak budowa hamowni, rodzaje hamulców, metodyka pomiarów itd.

    Moim zdaniem - po tej dyskusji - dla tak małych silników, najlepszym rozwiązaniem byłoby obciążenie ich alternatorem, który zasilałby np. zestaw odpowiednio załączanych żarówek (ktoś już o tym wcześniej wspomniał). Oczywiście w celu stopniowania obciążenia. Alternator rzecz jasna zamocowany wahliwie z dźwignią (w miarę krótką; w każdym bądź razie sztywną) oddziaływującą na wagę/czujnik (wykalibrowany). O pomiarze obrotów już nie wspominam. A'propos momentu tarcia łożysk alternatora to sądzę, że jest o wiele mniejszy niż błąd pomiaru przy tak prostej "hamowni"

    Pozdrawiam.
  • #17 3403036
    tomgart
    Poziom 25  
    Abaqus dalej upieram się przy swoim, przestudiuj wzory jak są w tych skryptach, na pewno jest jakiś współczynnik określający charakterystykę hamulca. Tutaj działa prosta fizyka, chyba jeszcze z 6 klasy podstawówki i nie ma żadnej magii.
    Jeśli znasz się trochę na samochodach, to powinieneś wiedzieć że w nowych modelach istnieje cos takiego jak sterowanie podziałem przenoszonego momentu na koła.
    Pozdrawiam
  • #18 3403092
    Jerzy Węglorz
    Poziom 39  
    Tomquart!
    Gdyby współczynnik tarcia miał jakiekolwiek znaczenie, to jak wyznaczysz ten współczynnik przy hamulcu wodnym? A jednak właśnie taki hamulec, to "klasyka". Podobnie z hamowaniem pradami wirowymi, tu przenoszony moment jest proporcjonalny do prędkości, więc współczynnik tarcia nie jest stały, tylko rosnie? A wszystko działa ...
  • #19 3403097
    Abaqus
    Poziom 12  
    "Abaqus dalej upieram się przy swoim..."

    To ja już nic nie poradzę.

    Pozdrawiam.
  • #20 3403117
    tomgart
    Poziom 25  
    Ja też :(
    Ale weź to na zdrowy rozum, np hamulec łopatkowy o którym pisze Jerzy - raz niech wanna będzie wypełniona wodą a raz olejem - czy dostaniemy takie same wskazania wagi?
  • #21 3403127
    Abaqus
    Poziom 12  
    Tomgart, masz rację przy określonej prędkości obrotowej. Ale kto Ci powiedział, że wskazania muszą być takie same dla różnych hamulców. Przecież silnik hamujesz tylko jednym i obojętnie jakim momentem to moment ten wyznaczysz ze wskazań wagi/czujnika.

    Pozdrawiam.
  • #22 3403194
    tomgart
    Poziom 25  
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic292046.html
    07 Maj 2005 08:36 Re: Pomiar prędkości obrotowej i momentu obrotowego
    frohme:
    jakby na to nie patrzyć rzacz sprowadza sie do pomiaru momentu hamowania - jak to zrobić najlepiej i najtaniej to jest problem. Jeżeli zachowa się osiowość układu to pomiar ugięć też jest rozwiązaniem. Kiedyś stosowano hamulec cierny montowany na wale silnika i przez regulację siły zacisku szczęk, znane współczynniki tarcia obliczano moment hamowania. Grzało się to nieziemsko i było niezbyt dokładne, ale w ogóle działało.

    Myślę że nie jestem osamotniony

    Właśnie o to mi chodzi że dla różnych hamulców będą różne wskazania - i chodzi tu o znajomość jak moment silnika "przekłada" się poprzez dany typ hamulca na mierzony moment.
  • #23 3403209
    Abaqus
    Poziom 12  
    To inna metoda! Można tak zrobić, ale to cholerne skomplikowanie sprawy. Znaną siłą zaciskano taśmę (ew. szczęki) i obliczano moment (znając wpółczynnik tarcia i średnicę bębna). Ale ten współczynnik zależy od wielu czynników (temp., prędkość wględna bębna i szczęk, wilgotność itd). Wahliwe zamocowanie obudowy hamulca i bezpośredni(!!!) pomiar siły eliminuje te błędy. Uwierz mi. Moment obrotowy to z definicji iloczyn siły i prostopadłego do jej wektora ramienia więc "najczystszym" sposobem jego wyznaczenia jest pomiar właśnie tej siły (przy znanym ramieniu). Wszelkie inne sposoby wprowadzają całą masę błędów. Na papierze i w książce wszystko wygląda super dopóki nie zacznie się mierzyć w "realu".

    Pozdrawiam.
  • #24 3403226
    tomgart
    Poziom 25  
    Inna ale sprowadza się do tego samego. koniecznie trzeba wiedzieć jak część momentu jest przekazywana do układu pomiarowego. Jeśli to będzie alternator to ważne będzie jakie podpięte jest pod niego obciążenie - bo od tego bedzie zależał opór jaki bedzie stawiał silnikowi.

    Pzdr.

    Dodano po 10 [minuty]:

    Tak moment to siła razy ramię. I tak by było najlepiej ten moment zmierzyć. Ale przecież nie da się unieruchomić wału silnika spalinowego z przymocowanym do niego ramieniem z obciążeniem. Dlatego stosuje się przekładnie momentu, czy to za pomoca hamulców ciernych, alternatora, czy jeszcze innych.
    Pomiar bezpośredni momentu za pomocą pomiaru siły na ramieniu stosuje się w przypadku silników elektrycznych do pomiaru momentu rozruchowego
  • #25 3403270
    Abaqus
    Poziom 12  
    Przy hamowaniu silników w przybliżeniu cały moment hamujący jest przenoszony na wagę (pomniejszony o moment tarcia łożysk alternatora i ułożyskowania (tocznego) wahliwego obudowy). Ale oba można pominąć bo są znikomo małe w stosunku do momentu jaki będzie mógł oddać silnik o mocy 1kW.

    Zrozum wreszcie, że wał silnika w trakcie hamowania cały czas się obraca.

    Pozdrawiam.
  • #26 3403298
    tomgart
    Poziom 25  
    Abaqus ja Ci cały Czas właśnie pisze że WAŁ SIĘ OBRACA !!!!!!!!!!!!!!
    I gdyby cały moment był przenoszony na wagę to wał by się musiał zatrzymać.
    Czy to tak trudno zrozumieć?

    Pozdrawiam
  • #27 3403306
    Abaqus
    Poziom 12  
    A kto Ci powiedział, że np. jeśli hamujesz silnik spalinowy o mocy max. 1kW momentem 1 Nm przy prędkości obrotowej 1000 obr/min. to on się zatrzyma?????? Siła na wadze 1N! Długość ramienia 1m (dla uproszczenia). Cały (w przybliżeniu) moment 1 Nm "idzie" na hamowanie!!!
  • #28 3403334
    _jta_
    Specjalista elektronik
    Wypowiedź tomgart-a mi uświadomiła, że zaniedbaliśmy opór powietrza. Gdyby cały moment siły, jaki daje
    silnik, był przenoszony na hamulec, to nie byłoby czym zrównoważyć oporu powietrza i silnik by się zatrzymał...

    Abaqus, mi z rachunków wychodzi, że jak silnik daje moc 1kW przy 1000 obr/min, to moment siły jest 9.5Nm.
  • #29 3403343
    Abaqus
    Poziom 12  
    I ja na tym kończę dyskusję. Jeśli dalej mi nie wierzysz to zapytaj gdzie indziej np. na forum www.cad.pl albo na jakimś innym dla mechaników bo wydaje mi się, że nie wiesz o czym piszesz.

    Pozdrawiam.

    _jta_ tak. Masz rację. Mniej więcej taki moment wytworzy silnik (9.549 Nm), ale w przypadku jeśli przy tych 1000 obr/min będzie miał moc 1kW bo przy prędkości znamionowej (zazwyczaj wyższej) moc i moment będą inne. Piszę o tym bo wyżej wspomniałem o silniku o mocy MAX 1 kW, a nie oddawanej przy 1000 obr/min, ale widzę, że Ty to wiesz.

    Pozdrawiam

    P.S. A tak wygląda ch-ka zewnętrzna pewnego wysokoprężnego silnika badawczego. Nie był kręcony do obrotów mocy max jak widać (materiały własne - sprawozdanie z laborki).
  • #30 3403504
    tomgart
    Poziom 25  
    Ty ciągle o tym zatrzymywaniu. Do znudzenia :). Może byś zapodał jakiś wzór ze swojego skryptu - łatwiej by było dyskutować.
    Pzdr
REKLAMA