Методы измерения крутящего момента двигателя. Что такое крутящий момент двигателя автомобиля
В технике часто встречается вращение тел: вращаются колеса экипажей, валы машин, пароходные винты и т. д. Во всех этих случаях на тела действуют моменты сил. При этом часто нельзя указать какую- либо одну определенную силу, создающую вращающий момент, и ее плечо, так как вращающий момент создается не одной силой, а многими силами, имеющими разные плечи. Например, в электромоторе к виткам обмотки якоря приложены на разных расстояниях от оси вращения электромагнитные силы; их совместное действие создает некоторый вращающий момент, который и вызывает вращение якоря и соединенного с ним вала мотора. В подобных случаях нет смысла говорить о силе и плече силы. Значение имеет единственно результирующий момент силы. Поэтому возникает необходимость непосредственного измерения момента силы.
Для измерения момента силы достаточно приложить к телу другой известный момент силы, который уравновешивал бы измеряемый момент. Если достигнуто равновесие, то, значит, оба момента сил равны по абсолютному значению и противоположны по знаку. Например, чтобы измерить вращающий момент, развиваемый электрическим мотором, на шкив мотора 1 надевают сжатые болтами колодки 2 так, чтобы шкив мог с трением вращаться под колодками. Колодки скреплены с длинным стержнем, к концу которого прикрепляют динамометр (рис. 120). Ось колодок совпадает с осью мотора. При вращении мотора момент сил трения, действующий со стороны шкива на колодки, поворачивает колодки со стержнем на некоторый угол в направлении вращения мотора. При этом динамометр несколько растягивается и на колодки начинает действовать со стороны динамометра противоположный момент, равный произведению силы натяжения динамометра на плечо . Сила натяжения динамометра равна по модулю и противоположна по направлению силе , действующей со стороны стержня на динамометр (рис. 120). Так как колодки покоятся, то вращающий момент, развиваемый мотором, должен быть равен по абсолютному значению и противоположен по знаку моменту силы натяжения динамометра. Итак, при данной скорости мотор развивает момент, равный .
Рис. 120. Измерение момента силы, создаваемого электромотором
При измерениях очень малых вращающих моментов (например, в чувствительных гальванометрах и других физических измерительных приборах) измеряемый вращающий момент сравнивают с вращающим моментом, действующим со стороны закрученной нити. Измерительную систему, находящуюся под действием вращающего момента, подвешивают на длинной тонкой нити, металлической или из плавленого кварца. Поворачиваясь, измерительная система закручивает нить. Такая деформация вызывает появление сил, стремящихся раскрутить нить и обладающих, следовательно, вращающим моментом. Когда измеряемый момент становится равным моменту закрученной нити, устанавливается равновесие. По углу закручивания при равновесии можно судить о вращающем моменте нити и, следовательно, об измеряемом моменте. Связь между вращающим моментом нити и углом закручивания определяется путем калибровки прибора.
1.Принцип активной радиолокации.
2.Импульсная РЛС. Принцип работы.
3.Основные временные соотношения работы импульсной РЛС.
4.Виды ориентации РЛС.
5.Формирование развертки на ИКО РЛС.
6.Принцип функционирования индукционного лага.
7.Виды абсолютных лагов. Гидроакустический доплеровский лаг.
8.Регистратор данных рейса. Описание работы.
9.Назначение и принцип работы АИС.
10.Передаваемая и принимаемая информация АИС.
11.Организация радиосвязи в АИС.
12.Состав судовой аппаратуры АИС.
13.Структурная схема судовой АИС.
14.Принцип действия СНС GPS.
15.Сущность дифференциального режима GPS.
16.Источники ошибок в ГНСС.
17.Структурная схема приемника GPS.
18.Понятие об ECDIS.
19.Классификация ЭНК.
20.Назначение и свойства гироскопа.
21.Принцип работы гирокомпаса.
22.Принцип работы магнитного компаса.
Электронные термометры получили широкое распространение в качестве измерителей температуры. Ознакомиться с контактными и бесконтактными цифровыми термометрами можно на сайте http://mera-tek.ru/termometry/termometry-elektronnye . Этими приборами в основном и обеспечивается измерение температуры на технологических установках благодаря высокой точности измерения и большой скорости регистрации.
В электронных потенциометрах, как показывающих, так и регистрирующих, применяются автоматическая стабилизация тока в цепи потенциометра и непрерывная компенсация термопары.
Соединение токопроводящих жил
— часть технологического процесса соединения кабеля. Многопроволочные токопроводящие жилы с площадью сечения от 0,35 до 1,5 мм 2 соединяют пайкой после скрутки отдельных проволок (рис. 1). Если восстанавливают изоляционными трубками 3, то перед скруткой проволок их необходимо надеть на жилу и сдвинуть к срезу оболочки 4.
Рис. 1. Соединение жил скруткой: 1 — жила токопроводящая; 2 — изоляция жилы; 3 — трубка изоляционная; 4 — оболочка кабеля; 5 — луженые проволоки; 6 — паяная поверхность
Однопроволочные жилы
соединяют внахлест, скрепляя перед пайкой двумя бандажами из двух-трех витков медной луженой проволоки диаметром 0,3 мм (рис. 2). Также можно использовать специальные клеммы wago 222 415 , которые сегодня стали очень популярны за счет простоты использования и надежности эксплуатации.
При монтаже электрических исполнительных механизмов корпус их необходимо заземлять проводом сечением не менее 4 мм 2 через винт заземления. Место присоединения заземляющего проводника тщательно зачищают, а после присоединения наносят на него слой консистентной смазки ЦИАТИМ-201 для предохранения от коррозии. По окончании монтажа с помощью проверяют значение , которое должно быть не менее 20 МОм, и заземляющего устройства, которое не должно превышать 10 Ом.
Рис. 1. Схема электрических соединений блока датчиков однооборотного электрического механизма. А — блок усилителя БУ-2, Б — блок магнитного датчика, В — электрический исполнительный механизм
Монтаж блока датчиков однооборотных электрических исполнительных механизмов производится по схеме электрических соединений, показанной на рис. 1, проводом сечением не менее 0,75 мм 2 . Перед установкой датчика необходимо проверить его работоспособность по схеме, изображенной на рис. 2.
21.03.2019
Типы газоанализаторов
Используя газ в печах, различных устройствах и установках, необходимо контролировать процесс его сжигания, чтобы обеспечить безопасную эксплуатацию и эффективную работу оборудования. При этом качественный и количественный состав газовой среды определяется с помощью приборов, называемых
Момент на валу работающего двигателя определяют либо путем измерения равного ему момента реакции статора тормоза, либо путем измерения угла закручивания соединительного вала под действием передаваемого момента. В любом случае испытатели сталкиваются с определенными трудностями в получении достоверных результатов измерений в связи с тем, что динамометры тормозных установок действуют в условиях повышенной вибрации и резко изменяющихся нагрузок, граничащих иногда с ударными, особенно на неустановившихся режимах работы двигателя внутреннего сгорания.
Для определения величины крутящего момента, развиваемого испытуемым двигателем, используют различные механические, гидравлические и электрические динамометры. Структурная схема их, так же как и других из мерительных устройств, состоит из первичного, промежуточного и выходного звеньев. По самому характерному из звеньев и классифицируют разновидности динамометров. Часто только это характерное звено и считают динамометром, что не является правильным.
Механические динамометры находят самое широкое применение. Выполняют их в виде рычажных систем с маятниковыми, реже с пружинными весами. Ранее для этих целей в основном служили многорычажные весы десятичного типа. И теперь они находят еще применение при испытании мощных тихоходных стационарных двигателей.
Динамометр с рычажными весами Поскольку такие весы не реверсивны, то в промежуточном звене динамометра предусматривают специальное реверсное устройство, работающее следующим образом. Когда сила Р, приложенная к рычагу тормоза, направлена вверх, то, действуя на тягу 8, через рычаг 7 она передается на тягу 6, перемещая ее вниз, а через рычаг 5 и тягу 4 нагружает коромысло 2 весов. При направлении вниз сила Р, минуя реверсное устройство, непосредственно действует на тягу 6 в том же направлении, нагружая, следовательно, коромысло весов независимо от направления вращения ротора, тормоза. Груз 3 обеспечивает уравновешивание коромысла весов при положении гири на нулевом делении ее идеалы, а уравновешивание силы Р и определение ее величины достигают путем перемещения гири / по коромыслу. В современных весовых устройствах этого типа гирю-рейтер / перемещают с помощью специального следящего механизма, позволяющего автоматически уравновешивать нагрузку и вести дистанционное наблюдение за показаниями весов.
Чтобы уменьшить потери на трение, рычажную систему выполняют на призмах, чувствительных к толчкам и подверженных износу. Поэтому в нерабочем состоянии и особенно при пуске двигателя рекомендуется блокировать рычажную систему специально предусмотренным для этого устройством.
Точность и чувствительность рычажных весов значительно превосходят требуемые от механизмов для определения усилия на рычаге тормоза. Однако надежность и маневренность их невелики даже с наличием автоматической следящей системы. Поэтому в лабораториях автомобильных и тракторных двигателей исключительное предпочтение отдают менее точным и не. столь чувствительным, но более прочным, быстродействующим и стабильным в отношении показаний маятниковым весам и основанным на них динамометрам.
Маятниковые динамометры отличаются компактностью, наглядностью, простотой в эксплуатации и позволяют автоматически, не перемещая гирю-груз, уравновешивать действующую силу Р.
Маятниковые весы не искажают показаний под влиянием остаточных деформаций, как, например, пружинные, и, будучи реверсивными позволяют измерять нагрузку при любом направлении вращения ротора тормоза. Обладая свойствами поглощать незначительные колебания, маятник не затрудняет отсчета при случайных колебаниях нагрузки, что присуще рычажным весам. Но так же, как и для других аналогичных приборов, для них важно уменьшение трения в сочленениях и уравновешивание собственного веса тяг маятника.
Однако в таком простейшем исполнении маятниковый механизм не совсем удобен, так как имеет неравномерную шкалу отсчета. Поэтому для выравнивания отсчетной шкалы сектор-квадрант профилируют по закону r=a sin а/а, принимая а за исходную величину.
Динамометры с весовой головкой в сравнении с обычными маятниковыми обладают большей точностью измерения (погрешности не превышают 0,1-5-0,2%) и достаточно чувствительны, что позволяет применять их при выполнении научно-исследовательских работ.
Основу таких динамометров составляет весовая головка, чаще, всего двухмаятниковая, в сочетании с рычажными весами. Однако двухмаятниковые головки не реверсивны, поэтому в промежуточное звено динамометра вводят такое же ревёрсное устройство, как в обычные динамометры с рычажными весами (см. рис. IV.2). В сущности динамометры с" весовой головкой представляют собой механизмы с рычажными весами, к коромыслу 1 которых подсоединена циферблатная весовая головка. Головка воспринимает только часть измеряемой силы, не уравновешиваемую передвижной гирей 2,. и благодаря этому позволяет наблюдать за изменением нагрузки в пределах ее циферблата. Гирю 2 используют иногда для расширения диапазона измерений, как, например, в весовых устройствах типа ВКМ.
Весовые головки с циферблатным отсчетным устройством удобны и весьма надежны в эксплуатации, хотя требуют тщательной защиты их сочленений и шарниров от влаги и пыли и еще более тщательного устранения в них люфтов.
Чтобы обеспечить необходимую точность измерении, весовые устройства выбирают, сообразуясь с мощностью испытуемого объекта. Так, весовые устройства типа ВКМ снабжают циферблатными головками, позволяющими измерять усилия до 10, 25, 40, 80 и 120 кгс и более, а использование передвижной гири 2 расширяет пределы измерения ими до 20, 40, 50, 100 и 170 кгс. Выбор нужной единицы измерения в кгс или кгс-м зависит от того, какая из них была положена в основу градуировки шкалы весового устройства тормоза. Цена деления шкалы весовой головки может выражать как доли произведения Р1, так и Р. Иногда на циферблат наносят одновременно обе шкалы.
Конструкция весовых головок, как правило, допускает поворачивание их около вертикальной оси в любое положение. Это позволяет наблюдать за показаниями под наиболее выгодным углом зрения независимо от места нахождения испытателя. Сравнительно большие размеры циферблата и отсчетных делений не затрудняют наблюдений даже на некотором расстоянии. При необходимости применяют подсветку циферблата лампочками, используют бинокли, а также специальные оптические устройства с аналогово-цифровыми преобразователями, с помощью которых обеспечивается надежная дистанционная передача или считывание показаний.
мощность двигатель мотор крутящий момент
Гидравлические динамометры, или месдозы, как именуют их часто по названию основного измерительного звена, отличаются подкупающей простотой.
Основу их составляет корпус 5, заполненный жидкостью и закрытый упругой диафрагмой 4, уплотняемой с помощью прижимного кольца 2. На диафрагму давит поршень 3 под действием измеряемой силы Р, а возникающее давление фиксируется манометром 6.
При измерении давлений до 10 кгс/см2 диафрагму месдозы изготовляют из высокопрочной прорезиненной ткани толщиной 0,3-0,8 мм или из берйллиевой бронзы толщиной 0,05-0,06 мм, имеющей линейную характеристику и не отягощенной гистерезисными явлениями. Для измерения более высоких давлений применяют маслобензостойкую резину толщиной 2-3 мм или тонколистовую сталь. В качестве рабочей жидкости используют различные масла, технический глицерин и другие жидкости.
Непроточные месдозы кроме простоты отличаются широким диапазоном измерения включая очень высокие давления. Однако на показания месдоз существенное влияние оказывает температура окружающей среды вследствие того, что объемный коэффициент расширения жидкостей больше, чем у металлов. При изменении внешних условий из жидкости может к тому же освобождаться воздух, который растворяется в ней в количестве примерно до 10% при нормальных условиях, а С увеличением давления растворимость его возрастает по линейной зависимости. Поэтому перед каждым испытанием месдозу необходимо тарировать и возможно чаще проливать, используя для этого краны.
Указанные недостатки непроточных месдоз удается устранить путем использования более сложных гидравлических устройств, так называемых проточных и компенсационных диафрагменных месдоз.
Электрические динамометры в общем случае представляют собой приборы, в которых деформация упругого элемента вызывает изменение определенного электрического параметра, положенного в основу измерения, крутящего момента или окружного усилия.
Для этих целей пригодны многие из рассмотренных выше электрических методов измерений неэлектрических величин, функционально связывающих измеряемые величины с посылаемыми в измерительную цепь. Но в практике испытания двигателей чаще других используют измерительные преобразователи, основанные на изменении омического сопротивления, емкости, индуктивности, индукционное и фотоэффекта под действием входной неэлектрической величины. Входной механической величиной служат при этом скручивание соединительного вала тормозной установки, угловое перемещение деталей измерительных муфт или же деформация упругого элемента, так называемого динамометрического звена, на которое действует рычаг тормоза. Чаще других используют способ, связанный с измерением угла закручивания соединительного вала. Динамометры этого типа называют также торсионными.
Известны различные способы измерения крутящих моментов, передаваемых от двигателя к нагрузке посредством вращающегося упругого вала. Среди них широкое распространение получили способы, основанные на преобразовании измеряемого момента в деформацию упругого элемента, выполняемого в виде валов (торс ионов), спиральных пружин, растяжек и др. Преобразование деформации (механического напряжения) упругого элемента в электрический сигнал может осуществляться при помощи тензорезистивных, индуктивных, магнитоупругих и других измерительных преобразователей.
Способы измерения крутящего момента с использованием датчиков вне вращающегося вала, основанные на измерении угла закручивания упругого элемента под действием измеряемого момента, характеризуются более высокой точностью измерения и простотой реализации.
Известен способ измерения крутящего момента [Одинец С.С., Топилин Г.Е. Средства измерения крутящего момента. Библиотека приборостроителя. М.: "Машиностроение", 1977.160 с.], реализованный при помощи торсиометра с магнитной записью, который состоит из упругого элемента, двух магнитных головок, платы с электронными схемами, активного фильтра и фазометра. Упругий элемент закреплен по торцам при помощи двух латунных фланцев, играющих роль магнитных барабанов. Внешние поверхности фланцев покрыты магнитной эмульсией окиси железа (Ре 2 О 3). На ферромагнитную поверхность каждого фланца при отсутствии измеряемого момента периодически синхронно записываются импульсы. Под действием измеряемого момента упругий элемент скручивается. Фланцы поворачиваются, возникает фазовое смещение импульсов, считываемых магнитными головками, пропорциональное измеряемому моменту. Величина возникающего фазового смещения преобразуется в напряжение постоянного тока. Значение измеряемого момента считывается по шкале прибора постоянного тока.
Основным недостатком такого способа является сложность его реализации, связанная с необходимостью создания системы строгосоосных магнитных барабанов с ферромагнитным покрытием и считывающими сигнал магнитными головками.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ определения механического момента, передаваемого вращающимся валом [Патент РФ №2183013, кл. G 01 L 3/04, 1999], в котором на вал устанавливают два идентичных диска с метками (зубчатые венцы), разнесенные на базовое расстояние и жестко связанные с валом, скорость вращения каждого диска (венца) преобразуется с помощью двух независимых магнитных датчиков в два синусоидальных сигнала, регистрируется разность фаз этих сигналов, по изменению которой судят о величине передаваемого валом механического момента, и предварительно устанавливают датчики, используемые в системе измерения момента у одного из дисков, приводят вал во вращение, регистрируют разность фаз синусоидальных сигналов датчиков в зависимости от скорости вращения вала при неизменной нагрузке на валу, полученную разность фаз учитывают при последующем определении разности фаз сигналов от двух датчиков, величина которой пропорциональна передаваемому валом механическому моменту. При этом в лабораторных условиях для конкретной пары датчиков определяется частотная составляющая Ud (n) в регрессионной модели, которая в дальнейшем используется для расчета и введения поправки в конечный результат для конкретного значения частоты вращения вала.
Основным недостатком способа является большая трудоемкость настройки, связанная с необходимостью построения регрессионной модели, а необходимость введения поправок в конечный результат для конкретного значения частоты вращения вала может значительно усложнить электрическую часть устройства, реализующего данный способ. Существенным является также то, что при формировании синусоидального сигнала за счет зубчатых колес невозможно получить одну и ту же форму сигнала при изменении частоты вращения. Гармонический спектр значительно изменяется, особенно в области малых частот вращения. В связи с этим будут появляться дополнительные погрешности при измерении фазы основной гармоники.
Задачей предлагаемого времяимпульсного способа измерения крутящего момента является повышение точности измерения и упрощение технической реализации способа.
Поставленная задача достигается тем, что два соосных вала соединяют через упругий элемент, на вал двигателя и на вал нагрузочного элемента жестко устанавливают по одному зубцу таким образом, что угловое смещение между ними по окружности равно нулю, а параллельно осевой линии этих валов на общем с двигателем и нагрузочным механизмом основании установлены два магнитных датчика, формирующих импульсные двуполярные сигналы в моменты прохождения зубцов вблизи сердечников магнитных датчиков, по которым определяется временной интервал между моментами прохождения через нуль импульсов электродвижущей силы (э. д. с.) магнитных датчиков (t) и период полного оборота вала двигателя (Т), при этом крутящий момент определяют через отношение этих интервалов времени.
На фигуре 1 приведена осциллограмма импульса э. д. с. магнитного датчика (е мд).
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Два соосных вала соединяют через упругий элемент. На вал двигателя и на вал нагрузочного элемента жестко устанавливают по одному зубцу. При отсутствии крутящего момента угловое смещение по окружности между первым и вторым зубцами равно нулю. Параллельно осевой линии валов на общем с двигателем и нагрузочным механизмом основании установлены два магнитных датчика таким образом, что при вращении валов в момент прохождения любого из зубцов через магнитное поле соответствующего датчика последний вырабатывает двуполярный импульс напряжения (импульсы положительной и отрицательной полярности, как известно, всегда имеют одно и то же значение вольт-секундных площадей, а момент перехода импульса э. д. с. через нуль соответствует минимальному расстоянию между вершиной зубца и сердечником магнитного датчика).
Если крутящий момент не равен нулю, упругий элемент деформируется (скручивается), а угол между первым и вторым зубцами становится отличным от нуля. Интервал времени между импульсами первого и второго магнитных датчиков будет прямо пропорционален углу скручивания упругого элемента (т.е. крутящему моменту) и обратно пропорционален круговой скорости вращения зубцов. Как видно из изложенного, данный интервал времени t будет определяться следующим выражением:
где dl - длина сектора окружности между первым и вторым зубцами, определяемая углом скручивания упругого элемента;
круговая скорость вращения зубцов;
R д - радиус окружности, описываемой вершиной зубца;
Т - период вращения вала двигателя.
Угол скручивания упругого элемента зависит от приложенного к нему момента и от его жесткости, тогда
где М - крутящий момент двигателя;
K 1 - коэффициент, зависящий от упругих свойств упругого элемента, его геометрии и радиуса R д.
Выразив величину измеряемого крутящего момента из выражения (3) с учетом (1) и (2), получим:
где - коэффициент пропорциональности.
Таким образом, измеряя промежутки времени t и Т с помощью электронных хронометров по известному К 2 по формуле (4), определяют крутящий момент.
На фигуре 2 представлен один из возможных вариантов практической реализации предлагаемого способа. Устройство содержит магнитные датчики 1 и 2, формирователи коротких импульсов 3 и 4, R-S-триггер 5, сглаживающий R-C-фильтр 6 и кнопку сброса 7.
Устройство работает следующим образом. Перед запуском установки нажимается кнопка сброса 7 для перевода R-S-триггера 5 в исходное состояние. При вращении валов двуполярные импульсы напряжения магнитных датчиков 1 и 2 подаются на формирователи коротких импульсов 3 и 4, на выходах которых появляются прямоугольные импульсы отрицательной полярности, причем моменты образования передних фронтов импульсов соответствуют моментам перехода через нуль соответствующих двуполярных импульсов магнитных датчиков. Сигналы с выходов формирователей прямоугольных импульсов 3 и 4 управляют работой R-S-триггера 5 таким образом, что длительность положительного импульса на его выходе соответствует интервалу времени t между моментами перехода через нуль импульсов магнитных датчиков. Выход R-S-триггера 5 соединен со входом сглаживающего R-C-фильтра 6, постоянная времени которого r=R·C>T. Если этот фильтр не нагружен (ток нагрузки равен нулю), то, как известно, среднее значение напряжения на выходе R-C-фильтра (U cp) будет равно
Из (5) получаем
где U 0 - амплитудное значение импульса напряжения на выходе R-S-триггера 5 (U 0 должно быть стабильным); - коэффициент пропорциональности.
Следовательно, измеряя среднее значение выходного напряжения R-С-фильтра, можно определить величину крутящего момента по известному значению коэффициента К 3 .
Предлагаемый способ, как видно из изложенного выше, позволяет измерять величину крутящего момента независимо от скорости вращения вала. По метрологическим характеристикам предлагаемый способ имеет преимущества по сравнению с известными. Это обусловлено тем, что измерение крутящего момента сводится к измерению интервалов времени, что может быть осуществлено с высокой точностью. Кроме того, для реализации этого способа требуется более простая и надежная конструкция датчика крутящего момента.
Методы измерения. Вращающий момент может быть определен непосредственным или косвенным методом. Непосредственное измерение момента осуществляется следующими способами: статическим, измерением суммарного момента и динамическим.
При использовании статического способа момент определяют с помощью моментемеров при установившейся частоте вращения ротора. Сняв семейство точек механического момента при различной частоте вращения, получают статическую механическую характеристику. К недостаткам этого способа следует отнести большой нагрев двигателей при определении момента вне рабочей зоны механической характеристики двигателя, что удлиняет время испытаний, ведет к нестабильности измерений из-за неустановившегося теплового процесса, а при длительных измерениях может привести к недопустимому для нормальной работы изоляции нагреву его обмоток.
Способ измерения суммарного момента основан на измерении момента, действующего на статор двигателя и численно равного моменту, действующему на его ротор. Способ позволяет определить вращающие моменты как при установившемся режиме работы, так и при переходных процессах. Основным недостатком этого способа является необходимость крепления двигателя к измерительному механизму. Технологический разброс размеров двигателя приводит к смещению его центра тяжести относительно оси поворота прибора, что может привести к погрешностям при измерении.
Динамический способ определения вращающего момента основан на измерении ускорения двигателя при пуске на холостом ходу.
Если известен момент инерции ротора, для определения электромагнитного момента достаточно измерить величину ускорения.
В ряде случаев этим способом можно получать и статическую механическую характеристику, когда электромагнитная постоянная времени существенно меньше электромеханической. Для этого устанавливается дополнительная маховая масса на роторе, момент инерции которой, как показывает практика, должен в 5...7 раз превышать момент инерции ротора двигателя. Данный способ предусматривает пуск двигателя в режиме холостого хода, поэтому получить значение начального пускового момента нельзя.
Для устранения этого недостатка перед включением испытуемого двигателя в сеть его необходимо разогнать до некоторой скорости (10... 20 % от номинальной) в противоположном направлении. После этого двигатель включают в сеть, он начинает тормозиться до нулевой скорости, а затем ускоряться. При этом точку нулевой скорости двигатель проходит с отличным от нуля ускорением, что позволяет рассчитать начальный пусковой момент по формуле.
При использовании статического способа применяют различные тормозные моментомеры - фрикционные, гидравлические, аэродинамические, электромагнитные и электромашинные, а также крутильные моментометры - в основном тензометрического типа. При исследовательских испытаниях основным требованием, предъявляемым к моментомерам, является точность. В то же время такие факторы, как трудоемкость испытаний и сложность установки, можно не принимать во внимание. В случае приемосдаточных испытаний в серийном производстве основным при выборе типа моментомеров является минимум трудозатрат. Что касается точности, то требования к ней менее жесткие, чем в первом случае, и, как правило, для измерений достаточен класс точности 1,0 ...2,5. Моментомеры, предназначенные для проведен™ приемочных, типовых и ресурсных испытаний, должны обладать большим сроком службы и работать при повышенных вибрациях, температурах, влажности и т.д. В ряде случаев моментомеры должны обладать такой механической характеристикой, которая полностью имитировала бы момент сопротивления нагрузки. Подбор типа моментомера зависит от вида механической характеристики испытуемого двигателя, чтобы область исследуемых моментов находилась в статически и динамически устойчивой зоне механической характеристики моментомера.
Тормозные устройства моментомеров, Анализ этих устройств проведем с учетом приведенной классификации моментомеров.
Фрикционные тормоза являются наиболее простыми по конструкции. Создаваемый ими момент нагрузки не зависит от частоты вращения. а только от давления. Конструктивно такие тормоза состоят из металлического шкива, насаженного на вал испытуемого двигателя, разрезной деревянной колодки или заменяющей ее ленты (металлической или текстильной) и измерительного устройства. Требуемый момент на валу создастся путем сжатия колол к и или натяжения ленты. В двигателях малой мощности вместо ленты может использоваться нить. Механические характеристики фрикционных тормозов нестабильны и зависят от температуры контактной поверхности, влажности, давления и химического состава окружающей среды и пр. К недостаткам фрикционных тормозов относится и то обстоятельство, что коэффициент трения покоя существенно отличается от коэффициента трения движения, причем переход от первого ко второму происходит скачкообразно.
Аэродинамические и гидравлические тормоза имеют механические характеристики,
М = кп2,
где к - коэффициент, учитывающий конструкцию тормоза; п - частота вращения.
В этих тормозах мощность расходуется на движение и подогрев жидкости или воздуха и они могут быть выполнены на значительные мощности. Простейшим примером гидравлического тормоза является гидронасос, а аэродинамического - вентилятор.
Аналитический расчет механической характеристики указанных тормозов, который по существу сводится к определению коэффициента к, весьма приблизителен, что требует предварительной тарировки этих тормозов.
Механические характеристики электромагнитных тормозов с медным (1), алюминиевым (2) и латунным (3) дисками
Электромагнитные тормоза просты в изготовлении и удобны в эксплуатации. Они состоят из поворотного статора, по окружности которого располагаются на равном расстоянии друг от друга электромагниты чередующейся полярности, и вращающегося внутри него диска (ротора), в котором наводятся вихревые токи, создающие тормозной момент. Диск соединен с валом испытуемого двигателя. По принципу действия электромагнитный тормоз аналогичен асинхронной машине, работающей в режиме динамического торможения. Поворотный статор соединен с грузом (противовесом), так что измеряется не момент, действующий на ротор испытуемого двигателя, а момент реакции, действующий на поворотный статор моментомера. В зависимости от материала, из которого изготовлен диск моментомера, изменяется критическая скорость, выше которой характеристика тормоза становится статически неустойчивой.
К недостаткам электромагнитных тормозов следует отнести значительную мощность, потребляемую обмотками электромагнитов, наличие момента трения в подшипниках моментомера, что следует учитывать при испытаниях двигателем малой мощности, и сравнительно большой момент инерции.
Электромашинные тормоза применяют в балансирных моментомерах (баланс-машинах) и в электромашинных моментомерах. Измерение момента в этом случае проводится методом суммарного момента. Электромашинный тормоз представляет собой электрическую машину, ротор которой соединен с ротором испытуемой машины, а статор является частью измерительного устройства моментомера.
Необходимыми характеристиками обладает машина постоянного тока, работающая в одном из тормозных режимов - рекуперативного торможения, динамического торможения, противовключения. Регулируя напряжение питающей сети, можно смещать механическую характеристику машины параллельно самой себе в зону больших или меньших скоростей, т.е. регулировать момент нагрузки.
Конструктивно баланс машина отличается от обычной тем что ее статор вместе с корпусом и другими крепящимися к нему деталями имеет собственные подшипники, так что он имеет возможность поворота на некоторый угол, определяемый ограничителями.
К достоинствам рекуперативного торможения следует отнести малое потребление энергии при испытаниях.
При динамическом торможении якорь машины постоянного тока замкнут на нагрузочное активное сопротивление, а обмотка возбуждения включена в сеть постоянного тока. Наклон характеристик при динамическом торможении зависит от нагрузочного сопротивления и тока возбуждения.
При противовключении машина постоянного тока с независимым возбуждением включается в сеть так. что развиваемый ею электромагнитный момент направлен в противоположную вращению ротора сторону. При этом с помощью резистора осуществляется ограничение тока якоря. Изменяя ток возбуждения, можно изменять наклон механических характеристик и величину момента при неподвижном роторе.
В качестве электромашинного тормоза могут применяться асинхронные машины в основном в режиме динамического торможения. В этом случае обмотка статора асинхронной машины включена в сеть постоянного тока, а фазная обмотка ротора - на внешнее активное сопротивление. Регулирование критической скорости осуществляется изменением этого активного сопротивления.
Асинхронная машина с короткозамкнутой обмоткой ротора практически не используется вследствие малой величины критической скорости и из-за того, что вся подводимая энергия выделяется внутри машины. Ограниченное применение имеет и режим противовключения асинхронной машины, так как для регулирования частоты вращения холостого хода (синхронной) требуется дорогостоящий преобразователь частоты.
Применение синхронной машины в качестве электромашинного тормоза возможно при работе в режиме генератора на отдельную активную нагрузку. В этом случае величина критической скорости пропорциональна величине активного сопротивления нагрузки, а максимальный момент - потоку возбуждения. Механические характеристики такого тормоза при постоянном возбуждении аналогичны характеристикам.
Аналоговый датчик момента
Характеристика датчика
Цифровой датчик момента
Метод формирования кода на выходе датчика сост в следующем: самая минимальная длительность получаемого импульса соответствует малому моменту на валу. Необходимо заполнить длительность получаемого им на выходе триггера, короткими импульсами длительность которых в 400 раз меньше самого короткого импульса на выходе триггера, получаемого при очень малом моменте. Это делается с помощью логического элемента «И» и автомобильного мультибратора. С выхода коллектора мультибратора на второй вход логического элемента И поступают короткие импульсы. А на первый вход поступают импульсы от триггера. Число импульсов мультибратора пропорционально моменту на валу. На выходе логического элемента образуются пачки логических импульсов. Счётчик подщитывает количество импульсов на каждый вход. Электронносумирующий счетчик подщитывает количество импульсов на каждой пачке, на основании подсчетов появляется цифровой код соответствующий моменту на валу.
2.2Передаточное отношение стартер-двигатель.стартер с редуктором
Параметром, определяющим рациональное согласование мощностной характеристики электропускового устройства с пусковыми характеристиками ДВС, является передаточное число i дс привода от стартера к двигателю.
Этот параметр оказывает влияние на угол наклона механической характеристики стартера. Для каждого двигателя и заданных условий пуска существуют оптимальные передаточные числа, при которых используются мощностные характеристики пускового устройства. При безредукторной передаче передаточное число i дс может быть не более 16, что ограничивается условиями механической прочности ведущей шестерни стартера.