Методы измерения крутящего момента двигателя

Что это означает на практике?

Если отойти от теории, то график мощности и крутящего момента — это основные характеристики двигателя. Когда вы въезжаете на своем автомобиле в горку и пытаетесь поддерживать одну и ту же скорость, вам приходится сильнее нажимать на педаль газа. Многим при этом кажется, что мощность останется та же, т.к. скорость не меняется. Но это не так!

При движении в горку двигатель выдает большую мощность при тех же оборотах. (при неизменной передаче). Это легко проверить, взглянув на текущий расход топлива.

Также это объясняет, зачем двигателю нужна коробка передач, ведь для эффективного разгона  и преодоления подъёмов нам необходимо поддерживать обороты в диапазоне максимальной мощности двигателя.

А вот электромобили обходятся без нее. Кривая крутящего момента и мощности у электродвигателя намного более линейна, и  к тому же электродвигатель выдает куда большую мощность на низких оборотах.

Fm-передатчик

В ещё одном подходе к установлению коммуникативного соединения между вращающимся датчиком и стационарным стендом измерения/испытания используется FM-передатчик. Эти передатчики используются для удаленного подключения любого датчика, будь то сила или крутящий момент, к системе удаленного сбора данных путем преобразования сигнала датчика в цифровую форму и передачи его на FM-приемник, где он преобразуется обратно в аналоговое напряжение.

FM-соединения хорошо работают на больших расстояниях. В приложениях с крутящим моментом они обычно используются для специальных, уникальных датчиков, например, когда тензодатчики присоединены непосредственно к компоненту в приводной линии. Это может быть, например, ведущий вал или полуось колес автомобиля.

Преобразователь обладает преимуществами простоты установки на компоненте, так как он обычно просто крепится к измеряемому валу и может повторно использоваться несколькими пользовательскими датчиками. У него есть недостаток: ему нужен источник питания на вращающемся датчике, обычно это аккумулятор на 9 В, что делает его пока непрактичным для длительных испытаний.

Предлагаем ознакомиться  Как выставить зажигание на камазе

Вращающийся трансформатор

В целях избавления от некоторых недостатков контактного кольца была разработана система вращающегося трансформатора. В ней используется индуктивное соединение через воздушный зазор для передачи энергии движущемуся датчику. Внешний источник подает напряжение питания переменного тока на тензодатчик через трансформатор возбуждения.

Инфракрасный (ик)

Как и вращающийся трансформатор Инфракрасный (ИК) датчик измерения крутящего момента использует бесконтактный метод получения данных с вращающегося сенсора на стационарный стенд испытания или показывающий прибор. Точно так же, используя вращающийся трансформатор, питание передается вращающемуся датчику.

Однако вместо того, чтобы использовать его для непосредственной запитки тензодатчика, он используется для питания электроники обработки сигналов вращающегося датчика. Схема подает напряжение питания на тензодатчик и оцифровывает его выходной сигнал. ИК обеспечивает бесконтактное дистанционное измерение (телеметрия).

Этот цифровой выходной сигнал затем передается инфракрасным излучением на стационарные приемные ИК-диоды, где другие микросхемы проверяют цифровой сигнал на наличие ошибок и преобразуют его обратно в аналоговое напряжение. Поскольку выходной сигнал вращающегося датчика является цифровым, он гораздо менее подвержен шуму от таких источников, как наводки электродвигателя и магнитные поля.

В отличие от вращающейся трансформаторной системы, инфракрасный преобразователь может быть сконфигурирован как с подшипниками, так и без них, что обеспечивает отсутствие необходимости технического обслуживания, износа и сопротивления. Хотя это и дороже, чем простое контактное кольцо, здесь имеется несколько преимуществ.

При конфигурации без подшипников, как в действительно бесконтактной измерительной системе сбора данных, изнашиваемые элементы исключаются, что делает ее идеально подходящей для мониторинга или длительной работы на стенде испытания двигателей, других испытательных стендов. Что особенно важно, с устранением подшипников рабочие скорости (об / мин) резко возрастают, до 25000 об / мин и выше, даже для агрегатов с высокой мощностью. Для высокоскоростных приложений это часто лучшее решение для дистанционной передачи сигнала с вращающегося датчика.

Предлагаем ознакомиться  Раннее и позднее зажигание: признаки. Как определить раннее или позднее зажигание, какое лучше?

Контактные кольца — экономичное решение

На низких и средних скоростях электрическое соединение между кольцами и щетками создает мало помех, однако на высоких скоростях шум сильно ухудшает их характеристики. Максимальная скорость вращения (об/мин) для контактного кольца определяется скоростью движения поверхности на границе раздела щетка / кольцо.

В результате максимально допустимая рабочая угловая скорость будет ниже для более крупных датчиков, как правило, с более высокой мощностью в силу того факта, что контактные кольца должны быть большего диаметра и, следовательно, будут иметь более высокую поверхностную линейную скорость при заданных оборотах в минуту.

Типичные предельные скорости будут в диапазоне 5000 об / мин для датчика крутящего момента средней производительности. Наконец, интерфейс кольца/щетки является источником крутящего/тормозящего момента, который может быть проблемой, особенно для измерений с очень низким уровнем измеряемого сигнала или в случаях, когда крутящий момент будет иметь проблемы с преодолением сопротивления щеток.

Размещение датчиков крутящего момента важно

Измерение реактивного крутящего момента позволяет избежать очевидной проблемы электрического соединения с сенсором на вращающемся узле (обсуждается ниже), но имеет свои недостатки. От датчика реактивного момента часто требуется выдерживать значительные посторонние нагрузки, такие как вес двигателя или, по крайней мере, некоторые из моментов узлов приводной линии.

Эти нагрузки могут привести к ошибкам в перекрестных помехах (отклик сенсора на нагрузки, отличные от тех, которые являются целью измерения) и, иногда, к снижению чувствительности, так как чувствительный элемент должен быть конструктивно слишком большим для выдерживания больших посторонних нагрузок. Оба эти метода, inline и реактивный, дают идентичные результаты для измерений в статике.

Проблема передачи сигналов с датчика. Выполнение in-line измерений на вращающемся узле почти всегда ставит перед пользователем задачу передачи сигнала датчика из движущегося объекта к стационарному его окружению. Не случайно телеметрию на валу сравнивают с космической телеметрией. Для этого есть несколько вариантов, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.

Предлагаем ознакомиться  Ремонт и замена втягивающего реле стартера. Как проверить?

Наиболее часто используемый метод связи между движущимися по окружности сенсорами и стационарной электроникой — это скользящий контакт. Он состоит из набора проводящих колец, которые вращаются вместе с датчиком, и ряда щеток, которые соприкасаются с кольцами и передают сигналы датчиков на стационарный стенд испытания/измерения.

Контактные кольца — экономичное решение, которое хорошо работает в широком спектре приложений. Это относительно простое, проверенное временем решение с незначительными недостатками в большинстве практических задач. Щетки и, в меньшей степени, кольца — это изнашиваемые изделия с ограниченным сроком службы, которые не пригодны для длительных испытаний или для применений, которые трудно обслуживать на регулярной основе.

Оцените статью
Помощники
Adblock detector