Компания ООО «ПНЕВМАКС» является производителем динамических испытательных стендов в России. Производственные площади и конструкторский отдел находятся в г. Химки Московской области.
Приглашаем всех партнёров посетить наше производство и ознакомиться с нашими возможностями.
Динамические испытательные стенды относятся к категории оборудования, предназначенного для имитации воздействия внешних силовых факторов. Автоматизированный сервогидравлический стенд предназначен для проведения испытаний на ресурс, сертификационных, до разрушения и других видов испытаний на динамическое воздействие.
Стенды применяются для проведения испытаний узлов, агрегатов, элементов конструкции, сборочных единиц и изделий в сборе в широком диапазоне частот (до 100Гц) и с усилиями до нескольких меганьютонов.
авиационная и космическая техника,
вооружение и военная техника,
элементы конструкций мостов и строительных конструкций,
элементы инфраструктуры (рельсовые пути)
.В состав стенда входят следующие основные элементы:
Система нагружения. Состоит из гидроцилиндров, снабженных гидростатическими подшипниками и сервоклапанами с блоками управления.
Многоканальная (до 24 каналов) система управления (например система управления Labtronic 8800, компании IST, Германия), предназначенная для выдачи управляющего сигнала на сервоклапаны в соответствии с программой испытаний. Количество каналов управления определяется количеством осей нагружения. Управление осуществляется по контролю силы и перемещения. Система управления позволяет реализовывать широкий спектр видов нагружения (синус, пила, прямоугольный цикл и т.д.).
Насосная группа, система охлаждения.
Виды испытаний, проводимых с помощью динамических сервогидравлических стендов:
Исследовательские (ресурсные испытания до нескольких десятков миллионов циклов нагружения;
Первичные данные, необходимые для дальнейшей проработки проекта:
Вид испытываемого изделия (его габариты, вес);
Виды испытаний, которые планируется проводить;
Максимальные динамические усилия (сила в динамике, кН);
Частотный диапазон, требуемые виброускорения;
Количество осей нагружения (отсюда количество управляющих каналов);
Предварительная схема нагружения
Дорожные симуляторы Стенды используются для имитации дорожных воздействий при проведении испытаний как легковых автомобилей так и многоосных грузовиков и автобусов.
Стенды для ресурсных испытаний узлов и компонентов
Существует множество видов стендов для испытаний тех или иных объектов, поэтому даже краткий их обзор выходит за рамки этой статьи. В ней ограничимся испытательными стендами для агрегатов с вращающимися деталями, которые предоставляют возможность измерения крутящего момента, угла поворота и скорости вращения вала на холостом ходу и под нагрузкой, включая оценку точности данных не только по источнику крутящего силового воздействия, но и по крутящему (тормозящему) моменту нагрузки. В результате стенд из испытательного по отношению, например, к двигателю может легко трансформироваться в стенд, испытательный по отношению к имитатору реальной нагрузки, например, электрическому генератору тока.
Типичным для лаборатории, проводящей испытания серийных изделий, является стремление к максимальной универсальности стенда, чтобы на нем можно было проводить как статические, так и динамические испытания. Например, измерение крутящего момента и угловой скорости вращения. Определение упругой деформации и пластической деформации и угла скручивания до разрушения. Испытательная установка должна быть оборудована механической защитой от перегрузки. Это особенно важно при тестировании высокоскоростных двигателей или имитаторов противодействия вращающему моменту электромагнитного действия. Высокое разрешение угла поворота и регулируемая частота дискретизации при съеме выходного сигнала с датчиков в сочетании с защищенной от электрических шумов системы сбора и обработки данных с датчиков (измерений) позволяет кратно увеличить производительность труда операторов тест-системы, повысить качество работы.
Испытательные стенды требуют глубокой проработки.
Для всестороннего тестирования объекта нередко приходится отклоняться от линии на универсализацию стенда для более детального учета особенностей испытываемого оборудования. Например при тестировании трансмиссии мы проверяем все её компоненты и общую систему на наших испытательных специализированных стендах и в испытательных лабораториях. Особое внимание уделяется анализу роликовых подшипников, зубчатых передач и синхронизаторов. Выполняются тесты на функциональность и стабильность на отдельных компонентах и системе трансмиссии в целом. Поведение системы при ошибках человека, и даже оценка шума от работы системы. Опираясь на объективные критерии мы изучаем и оптимизируем удобство переключения передач вручную и удобство выбора автоматических трансмиссий.
Оборудование для испытаний двигателей внутреннего сгорания (ДВС)
Для управляемой имитации нагрузки при испытаниях двигателей применяются различного вида электромагнитные, гидравлические и магнитопорошковые тормозные устройства. Наиболее востребованы тормоза с автономным охлаждением, например, гистерезисные BHB со встроенным компрессором. Надежность, долговечность и простота управления характерна также для гидравлического тормозного устройства, в котором энергия торможения передается закрученному потоку воды. Величина нагрузки пропорциональна потоку воды в устройство, регулируемому с высокой точностью сервоклапаном. Недостатком является необходимость подключения к водопроводу и расход воды, нагреваемой в процессе работы. Системы с использованием замкнутого цикла обращения воды сложны и громоздки. Применяются в испытательных стендах при небольших угловых скоростях (начиная с нулевой) и магнитопорошковые тормозные устройства, которые, как и индуктивные тормоза требуют водяного охлаждения. Соответствующие рубашки для охлаждающей жидкости предусмотрены конструкцией стенда испытания ДВС.
Мониторинг, или непрерывное тестирование объектов в полевых условиях
Задачи тестирования стоят рядом и даже переплетаются с задачами мониторинга узлов оборудования и промышленных установок в целом. Причиной повышенного внимания к таким системам является логичное желание переходить от жестких регламентных сроков вывода объектов из эксплуатации для ремонта к проведению ремонта по фактическому состоянию. Есть объекты, для которых плановые регламенты ремонта чреваты большими проблемами в случаях, когда объект не дотягивает до планового срока и выходит из строя, создавая серьезные проблемы для людей, инфраструктуры, транспорта, промышленности, экологии. В таких случаях испытательный стенд трансформируется в устройство непрерывного мониторинга объекта или его ответственного узла. Простым примером может служить непрерывный мониторинг состояния подшипников колесных пар железнодорожного транспорта. В идеальном случае, когда подшипники установлены строго идентично (узлы и гнезда обойм подшипников переднего и заднего колеса пары имеют одинаковые угловые координаты) сигналы вибрации от переднего и заднего колеса совпадают и разность их (при идеальности рельса) равна нулю. Отклонение от нуля является признаком ухудшения состояния одного из подшипников. Такое непрерывное тестирование состояния может заменить испытания подшипников на стенде, которое связано с затратными работами по разборке и сборке агрегата. (В реальности сигналы от переднего и заднего колеса всегда сдвинуты по фазе и этот сдвиг медленно меняется, что учитывается в устройстве мониторинга ).
Еще одним часто применяемым способом непрерывного тестирования узлов промышленного оборудования является использование реактивных датчиков крутящего момента. Они отличаются простотой и дешевизной, так как используют простейшие тензометрические схемы измерения силы и никак не связаны непосредственно с вращающимися деталями. Недостатком такого тестирования является искажение сигнала в области повышенных частот, так как масса двигателя играет демпфирующую роль. При низкочастотных и статических нагрузках испытательные стенды с реактивными датчиками имеют большие преимущества перед достаточно сложными датчиками крутящего момента типа TM, TF фирмы Magtrol с соответствующими муфтами.
Системы сбора и обработки данных, включая телеметрию, в стендовых и полевых испытаниях.
Активно развиваются и сложные модульные системы сбора и обработки данных измерений, производимых в процессах испытаний на стендах и в реальных условиях функционирования оборудования. Современная технология коммуникации позволяет системам, типа Cronos-SL вести тестирование/мониторинг объектов, расположенных за тысячи километров от оператора-испытателя в крайне неблагоприятных для человека
условиях и даже управлять этим процессом.
При тестировании на стенде оборудования с вращающимся валом, особенно, если речь идет о новых разработках, нужно обращать внимание на собственные вращательные частоты вала с присоединенными к нему двигателем и рабочим органом, например винтом судна. Резонансные частоты ограничивают угловые скорости вала, которые не должны приближаться к резонансам во избежание механических повреждений. Для нахождения собственных частот можно использовать технику модального анализа. Например, к валу прикладывают инверсионно-вращательное возбуждение и измеряют разность фаз в каких либо двух точках. Частота является собственной, если разность фаз не меняется со временем.
Испытательные стенды и метрология.
При выборе датчиков часто приходится обращать внимание на их присутствие в Госреестре средств измерений и только потом на цену. Вопросы аттестации испытательных стендов обычно стоят на втором плане у исследовательских организаций, Старт-Ап-ов. Но они выходят на первый план при регулярном тестировании готовой продукции, мониторинге состояния узлов оборудования, приемочных испытаниях. При подготовке и проведении испытательных работ необходимо ориентироваться на ГОСТ Р 51672-2000 «Метрологическое обесп. испытаний продукции для целей подтвержд. соответствия. Основные положения»;
Согласно действующим стандартам применяют два основных метода диагностирования тормозных систем — дорожный и стендовый. Для них установлены следующие контролируемые параметры:
Существует несколько видов стендов и приборов, использующих различные методы и способы измерения тормозных качеств:
Статические силовые стенды
Статические силовые стенды для диагностирования тормозов автомобиля представляют собой роликовые или платформенные устройства, предназначенные для проворачивания «срыва» заторможенного колеса и измерения прикладываемой при этом силы. Такие стенды могут иметь гидравлический, пневматический или механический привод. Измерение тормозной силы возможно при вывешенном колесе или при его опоре на гладкие беговые барабаны. Недостатком статического способа диагностирования тормозов является неточность результатов, вследствие чего не воспроизводятся условия реального динамического процесса торможения.
Инерционные платформенные стенды
Принцип действия инерционного платформенного стенда основан на измерении сил инерции (от поступательно и вращательно движущихся масс), возникающих при торможении автомобиля и приложенных в местах контакта колес с динамометрическими платформами. Такие стенды иногда используются на предприятиях автотехобслуживания для входного контроля тормозных систем или экспресс-диагностирования транспортных средств.
Инерционные роликовые стенды
Инерционные роликовые стенды имеют ролики, которые могут иметь привод от электродвигателя или от двигателя автомобиля. В последнем случае ведущие колеса автомобиля приводят во вращение ролики стенда, а от них с помощью механической передачи — и передние (ведомые) колеса.
После установки автомобиля на инерционный стенд линейную скорость колес доводят до 50…70 км/ч и резко тормозят, одновременно разобщая все каретки стенда путем выключения электромагнитных муфт. При этом в местах контакта колес с роликами (лентами) стенда возникают силы инерции, противодействующие тормозным силам. Через некоторое время вращение барабанов стенда и колес автомобиля прекращается. Пути, пройденные каждым колесом автомобиля за это время (или угловое замедление барабана), будут эквивалентны тормозным путям и тормозным силам.
Тормозной путь определяют по частоте вращения роликов стенда, фиксируемой счетчиком, или по продолжительности их вращения, измеряемой секундомером, а замедление — угловым деселерометром.
Метод, реализуемый инерционным роликовым стендом, создает условия торможения автомобиля, максимально приближенные к реальным. Но в силу высокой стоимости стенда, недостаточной безопасности, трудоемкости и больших затрат времени, необходимого для диагностирования, стенды такого типа нерационально использовать при проведении диагностирования на автопредприятиях и при гостехосмотре.
Силовые роликовые стенды
Силовые роликовые стенды с использованием сил сцепления колеса с роликом позволяют измерять тормозные силы в процессе его вращения со скоростью 2.10 км/ч. Вращение колес осуществляется роликами стенда от электродвигателя. Тормозные силы определяют по реактивному моменту, возникающему на статоре мотор-редуктра стенда при торможении колес.
Роликовые тормозные стенды позволяют получать достаточно точные результаты проверки тормозных систем. При каждом повторении испытания они способны создать условия (прежде всего скорость вращения колес), абсолютно одинаковые с предыдущими, что обеспечивается точным заданием начальной скорости торможения внешним приводом. Кроме того, при испытании на силовых роликовых тормозных стендах предусмотрено измерение так называемой «овальности» — оценка неравномерности тормозных сил за один оборот колеса, т.е. исследуется вся поверхность торможения.
При испытании на роликовых тормозных стендах, когда усилие передается извне (от тормозного стенда), физическая картина торможения не нарушается. Тормозная система должна поглотить поступающую извне энергию даже несмотря на то, что автомобиль не обладает кинетической энергией.
Есть еще одно важное условие — безопасность испытаний. Самые безопасные испытания — на силовых роликовых тормозных стендах, поскольку кинетическая энергия испытуемого автомобиля на стенде равна нулю. В случае отказа тормозной системы при дорожных испытаниях или на площадочных тормозных стендах вероятность аварийной ситуации очень высока.
Следует отметить, что по совокупности своих свойств именно силовые роликовые стенды являются наиболее оптимальным решением как для диагностических линий станций техобслуживания, так и для диагностических станций, проводящих гостехосмотр.
Современные силовые роликовые стенды для проверки тормозных систем могут определять следующие параметры:
Данные контроля выводятся на дисплей в виде цифровой или графической информации. Результаты диагностирования могут выводиться на печать и храниться в памяти компьютера в базе данных диагностируемых автомобилей.
Рис. Данные контроля тормозной системы автомобиля: 1 — индикация проверяемой оси; ПО — рабочий тормоз передней оси; СТ — стояночная тормозная система; ЗО — рабочий тормоз задней оси
Результаты проверки тормозных систем могут выводиться также на приборную стойку.
Динамику процесса торможения можно наблюдать в графической интерпретации. График показывает тормозные силы (по вертикали) относительно усилия на педали тормоза (по горизонтали). На нем отражены зависимости тормозных сил от усилия нажатия на педаль тормоза как для левого колеса (верхняя кривая), так и для правого (нижняя кривая).
Рис. Приборная стойка тормозного стенда
Рис. Графическое отображение динамики процесса торможения
С помощью графической информации можно наблюдать также разницу в тормозных силах левого и правого колес. На графике показано соотношение тормозных сил левого и правого колес. Кривая торможения не должна выходить за границы нормативного коридора, которые зависят от конкретных нормативных требований. Наблюдая характер изменения графика, оператор-диагност может сделать заключение о состоянии тормозной системы.
Рис. Значения тормозных сил левого и правого колес
Для определения силы тяги автомобиля используют барабанные (рис. 4.6, а—в) или роликовые (рис. 4.6, г) стенды. На стендах первого типа колеса опираются на барабан относительно большого диаметра, и условия качения шины почти не отличаются от условий его качения по плоской дороге. На роликовых стендах сопротивление качению значительно больше сопротивления качению на дороге из-за значительной деформации шин.
При испытаниях на установившихся режимах движения автомобиля нагрузка на двигатель и силовую передачу создается гидравлическим или индукторным тормозными механизмами. Реже используют тормозные механизмы в виде балансирных генераторов. Испытание автомобиля на неустановившихся режимах движения (разгон) осуществляется в основном с помощью электрических генераторов, которые имеют незначительное запаздывание в отработке заданного момента нагружения.
При испытаниях автомобиля на неустановившихся режимах движения в каждый момент его разгона сопротивление движению, развиваемое тормозным механизмом на беговых барабанах, должно быть
Рис. 4.6. Стенды для испытаний автомобиля на динамичность: а—в — барабанные; г — роликовый; д — с моделированием сил сопротивления движению: 1 — беговые барабаны; 2 — муфта; 3 — редуктор; 4 — тормозной генератор; 5 — тахо- генератор; 6 — законозадающее устройство; 7 — сумматор; 8, 10 — усилители;
9 — блок сравнения; 11 — преобразователь
равным сопротивлению, преодолеваемому автомобилем в реальных дорожных условиях. Моделирование такого нагружения осуществляется с помощью электронно-вычислительной машины (рис. 4.6, д).
Колеса ведущего моста автомобиля устанавливают на беговые барабаны 1 и закрепляют растяжками. Конец вала беговых барабанов через редуктор 3 и динамометрическую муфту 2 соединен с тормозным генератором 4. Конец вала тормозного генератора связан с тахогенератором 5. Весь этот приводной блок монтируется на общем основании.
Электрическая часть стенда состоит из тормозного генератора 4 тахогенератора 5 и законозадающего устройства 6, в которое входят три функциональных блока, формирующие сигналы, пропорциональные скорости v, квадрату скорости v 2 и ускорению а, сумматор 7, усилитель 8, блок сравнения 9, усилитель 10 и преобразователь 11.
При вращении беговых барабанов тахогенератор вырабатывает напряжение, пропорциональное частоте вращения, т. е. скорости движения. В начале движения, при трогании автомобиля, сигнал скорости мал, и на выходах блоков и и у 2 он также невелик. Однако на выходе блока а сигнал пропорционален ускорению автомобиля и значителен по своей амплитуде. Напряжение на выходе сумматора в основном определяется сигналом от блока а. После усиления этот сигнал поступает в обмотку возбуждения генератора 4. Напряжение, вырабатываемое генератором 4, рассеивается в виде теплоты на нагрузочном сопротивлении. Таким образом, в начальный момент движения сила сопротивления зависит в основном от ускорения автомобиля в реальных условиях движения.
Однако изменение тормозного момента не точно следует за всеми изменениями управляющего сигнала, поскольку характеристики тормозного генератора и усилителя нелинейны. Для того чтобы тормозной момент генератора точно соответствовал заданному закону нагружения, в цепь управления нагрузкой вводится отрицательная обратная связь по нагрузочному моменту. Обратная связь создается датчиком тормозного момента и динамометрической муфтой, которая подключена к входу блока сравнения 9, образуя отрицательную обратную связь в системе автоматического регулирования нагрузки.
Таким образом, в сумматоре осуществляется сравнение заданного и отработанного законов нагружения двигателя автомобиля тормозным генератором в зависимости от скорости движения автомобиля. При рассогласовании действительной нагрузки и заданной происходит формирование на выходе сумматора сигнала управления, который вводит в заданный режим работы тормозной генератор. Это происходит непрерывно во время разгона автомобиля, а нагружение носит колебательный характер. Чем выше частота регулирования, тем меньше амплитуда колебательного процесса нагружения.
Для регистрации исследуемых параметров движения, т. е. скорости, ускорения и крутящего момента, к соответствующим блокам подключают самописец или осциллограф.
При испытаниях технических объектов, связанных с вращающимися узлами приходится опираться на термины, для которых в русском языке нет соответствующих определений. Проблема эта не нова. Инновации, к сожалению, идут к нам пока из англоязычной научно-технической среды, и привносят соответствующую терминологию в наш язык обыкновенные переводчики. И если термин «нечистоты» (inpurities), применительно к полупроводникам был довольно быстро исправлен на «примеси», то с расширением файла (file extension) мы маемся уже не один десяток лет.
Так что нельзя сказать, что никогда не было и вот опять: Динамометры для измерения механической мощности. Что это такое, вроде бы очень знакомое, но вне закона, вне стандартов. С этим понятием, как и с множеством других из чрезвычайно важной отрасли испытаний, а также кратким введением в методы и средства испытаний двигателей предлагается ознакомиться в ниже следующей статье.
Почему слово «ДИНАМОМЕТР» мы заключаем в кавычки?
Кратко о разновидностях измерителей механической мощности.
При использовании датчиков момента серии TM происходит прямое бесконтактное измерение крутящего момента, но и здесь инерционность проявляет себя.
Инфрастуктура испытательного стенда двигателя.
Некоторые компоненты измерителя механической мощности обычно размещаются в устройстве вблизи друг от друга: вал и подшипники, тормозящий механизм со свободно подвешенным корпусом, тензодатчик и импульсный датчик угловой скорости со схемой вихретокового измерителя мощности. Вообще говоря, требуется также инфраструктура для охлаждения тормозящего устройства, которое преобразует энергию торможения в тепло. Задача решается с помощью теплообменника или циркуляцией воды или воздуха, что не указано на схеме. Весь стенд размещается на прочной раме, которая соединяется с рамой испытываемого двигателя. Величина силы (F) снимаемой с тензодатчика может быть преобразована в момент умножением на расстояние от оси вала до опорной точки тензорезисторного моста (для случая реактивного датчика крутящего момента).
Контроллеры для измерителей мощности.
Для испытаний двигателя на стенде необходим контроллер. Это электронное устройство, обладающее возможностью управлять нагрузкой двигателя, например, с помощью изменения тока подаваемого на катушки электромагнитов, как это имеет место в электромагнитных тормозах. Также он должен уметь вычислить уровень нагрузки (крутящий момент) и угловую скорость вала. Контроллер измерителя мощности обычно работает в двух режимах: управление (стабилизация) скоростью и управление (стабилизация) нагрузкой. В режиме управления скоростью на контроллере устанавливается заданное значение скорости. Если измеренное значение скорости меньше заданного, нагрузка снижается и на оборот. Если двигатель располагает достаточной мощностью (моментом), можно ожидать, что контроллер стабилизирует таким образом угловую скорость.
Схема испытания двигателя с контролем скорости
В режиме стабилизации нагрузки заданное значение нагрузки устанавливается на контроллере (либо как подаваемое из вне управляющее напряжение или установкой на лицевой панели контроллера). Если измеренная нагрузка на двигатель больше, чем заданная, ток на катушки уменьшается. Если измеренная нагрузка меньше заданной, тогда ток на катушки увеличивается. Если двигатель имеет достаточный крутящий момент для достижения заданной нагрузки, то будет поддерживаться постоянная нагрузка при изменяющейся скорости.
Испытания двигателя на стенде на предмет мощности:
Целый ряд различных тестов может быть выполнены с таким простейшим измерителем мощности двигателя. Наиболее распространенным испытанием является получение так называемой кривой мощности двигателя (совместно с кривой крутящего момента двигателя). В этом тесте двигатель работает при полностью открытой дроссельной заслонке (WOT), а «динамометр» работает в режиме стабилизации скорости вращения вала. Задание скорости изначально устанавливают на низком уровне, в несколько раз ниже скорости холостого хода. Скорость двигателя и крутящий момент измеряются «динамометром», и задание скорости затем увеличивается, например, на 500 об/мин, и как только двигатель стабилизируется на новой скорости, новая скорость и крутящий момент измеряются снова. Это повторяется до достижения максимальной желаемой скорости. Чистая мощность (без учета потерь) может быть рассчитана по измеренным данным, получены кривые для крутящего момента и мощности в режиме WOT (открытая заслонка) в зависимости от частоты вращения двигателя.
Всем известная формула:
показывает, что мощность P (кВт) при постоянном моменте M (Н*м) будет расти с ростом скорости вращения Ω (об/мин). В режиме постоянного момента это будет прямолинейный рост. Но фактически получаются такие кривые, как на графике выше. Причина в том, что момент с ростом оборотов начинает падать, так как ухудшаются процессы сгорания топлива в режимах, далеких от оптимальных. Инженеру тестировщику и конструктору эти графики могут все рассказать о состоянии двигателя. Обратите внимание: при тестировании двигателя на стенде в режиме WOT нужно быть очень осторожным, так как любая ошибка в тестировании может привести к чрезмерному превышению скорости двигателя, возможной его поломке. Нужно иметь в виду и еще одну проблему. Ручное управлением процессом испытаний на стенде увеличивает продолжительность испытаний и количество тепла, выделяемого в тормозном устройстве и в испытываемом двигателе внутреннего сгорания. А значит повышает требования к теплоотводящей инфраструктуре испытательного стенда.
Можно было бы предположить, что переход на более продвинутые контроллеры типа DSP7000 позволит ускорить испытательный цикл и обойтись без охлаждающей системы вообще. Но в действительности ускорить процесс испытаний мешают инерционные явления. Например, инерционность датчика крутящего момента, о чем написано в appendix A руководства DSP7000. Кроме того, ступенчатое изменение параметров требует времени на стабилизацию переходных процессов. На DSP7000 можно легко реализовать на испытательном комплексе линейный режим изменения скорости, (постоянное ускорение) при котором можно сделать поправки на инерционность прямого или реактивного датчика крутящего момента (appendix A DSP7000) В этом режиме мы получим даже в идеализированном случае отклонение от той зависимости момента от скорости, которая получена вышеописанным ступенчатым процессом испытаний. Это отклонение вызвано постоянным ускорением вращения вала во время испытания. Оно пропорционально ускорению и носит инерционный характер. Как показывает анализ, достаточно один раз в эксперименте вычислить коэффициент пропорциональности и дальше делать поправки на инерцию при любых ускорениях, существенно ускоряя процесс испытаний на стенде. Это однократное контрольное измерение делается при оптимальном для данного двигателя числе оборотов, когда процессы сгорания топлива и газообмена происходят в наиболее благоприятном режиме. После этого испытательный процесс на стенде проходит в ускоренном режиме линейного во времени повышения скорости. Отклонение кривой мощности от прямой линии при этом дает испытателю исчерпывающую диагностическую информацию о состоянии двигателя, как кардиологу кардиофония или кардиограмма о состоянии сердца.
Испытания двигателя. Имитация тест-драйва на испытательном стенде.
Пример испытания двигателя внутреннего сгорания на испытательном стенде
Схема расположения на испытательном стенде двигателя мотоцикла и измерителя мощности с вихретоковой нагрузкой.
Ток, протекающий в катушках, вызывает силы сопротивления в индукционном диске, препятствующие вращению приводного вала. Реактивный крутящий момент, создаваемый в корпусе, измеряется тензодатчиком и записывается. Измеритель мощности получает сигнал с датчика скорости двигателя, и сравнивает его с заданным значением скорости, которое устанавливается с помощью лицевой панели контроллера динамометра или подачей внешнего напряжения. Если скорость вала больше, чем заданное значение скорости, ток в катушках увеличивается, увеличивая тем самым торможение на приводном валу и замедляя двигатель. Если скорость ниже скорости задатчика, ток в катушках уменьшается. В близи заданного значения контроллер выдает управляющий сигнал с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) для катушек. Это позволяет контроллеру изменять нагрузку на двигатель, чтобы поддерживать заданную частоту вращения вала. Измеритель мощности с вихретоковой нагрузкой, рассчитан на 30 кВт и управляется простейшим контроллером.
Во время измерения мощности необходимо обеспечить достаточное количество охлаждающего воздуха для двигателя, чтобы избежать перегрева. Это было достигнуто большим вентилятором и раструбом, который обеспечивал поток воздуха над двигателем со скоростью примерно 40 км/час. Температура капота постоянно контролировалась с помощью термопары, чтобы убедиться, что он не перегрелся.
Тормозному устройству также требовалось охлаждения для рассеивания тепла, вырабатываемого индукционным диском и катушками. Это было обеспечено циркуляцией воды через корпус измерителя мощности через специальные трубки. Контроллер измерителя мощности может варьировать нагрузку на двигатель и измерять скорость и крутящий момент приводного вала. Обычно двигатель работал при заданной установке угла заслонки дросселя, и контроллер поддерживал постоянную скорость вала. Все измеренные данные были взяты с вала главной передачи трансмиссии. Эти числа могут быть преобразованы обратно в фактические характеристики двигателя путем деления крутящего момент на передаточное число и умножения скорости на передаточное число. Заметим, что здесь не учитывается эффективность трансмиссии, которая для типичного мотоцикла составляет около 90%. Все количественные данные о мощности и крутящем моменте, представленные здесь, являются необработанными числами, не скорректированными на потери в трансмиссии.
График мощности и крутящего момента, создаваемого двигателем, показан на рисунке. На этом графике показаны результаты нескольких различных тестов, выполненных на второй, третьей и четвертой передаче. Пиковая мощность составляет чуть более 5 кВт при 6000 об / мин, а максимальный крутящий момент составляет примерно 9 Нм при 4200 об / мин. Разброс результатов, полученных в разное время составляет порядка +/- 5% для мощности и крутящего момента для всех протестированных комбинаций.
