Гидротормоз для испытаний двигателей | Гидравлический динамометр Taylor Dynamometer

+7 (495) 781 39 39

Главная/Контрольно-измерительное оборудование/Taylor Dynamometer/Гидротормоз для испытаний

Динамометры с водяным тормозом Taylor Dynamometer для грузовой, внедорожной, военной и горнодобывающей техники (также известные как гидравлические динамометрические стенды), обеспечивают надежную работу и точность, необходимые для достижения успеха.

Принцип работы гидротормоза

1. Работа двигателя в гидродинамическом динамометре (гидротормозе) зависит от объёма жидкости в системе. Вода течёт в направлении, противоположном направлению вращения. Выходная мощность двигателя поглощается гидродинамическим трением воды в камере импеллера. Поток жидкости преобразует механическую энергию в тепловую и увеличивает температуру воды.

2. Управление гидродинамическим трением воды обеспечивает настройку крутящего момента гидротормоза, а именно изменение количества воды в камере импеллера. В гидравлическом динамометре контроль крутящего момента основан на изменении потока жидкости через камеру динамометра. Для этого используются клапаны. Последний позволяет регулировать необходимую степень вымещения жидкости с рабочей камеры динамометра.

3. Рисунок 1 отображает минимальный крутящий момент. Вода свободно проходит сквозь рабочую камеру динамометра без задержек и монотонно вытекает из выходного отверстия. Импеллер находится в стационарном положении.

4. Рисунок 2 показывает средний (обычный) крутящий момент. Увеличение количества жидкости, которая удерживается в камере гидротормоза, прямо пропорциональна уровню воды в радиальном направлении в сравнении с рисунком 1.

Модели / Характеристики

Цена

По запросу

Запрос стоимости (t)

Ф. И.О.*

Предприятие (работаем только с юр. лицами)*

E-mail для связи*

Телефон для связи*

Загрузка файла

не более: 5

Комментарий

 * Нажимая кнопку «Отправить» вы принимаете условия обработки информации

+7 (495) 781 39 39

107023, г. Москва, ул. Электрозаводская, д.24,
стр.3, оф. В303

Copyright © 2007 — 2021 ООО «БЛМ Синержи»

Мегагрупп.ру

Этот сайт использует cookie-файлы и другие технологии для улучшения его работы. Продолжая работу с сайтом, Вы разрешаете использование cookie-файлов. Вы всегда можете отключить файлы cookie в настройках Вашего браузера.

Хорошо

Определение размеров проточной части динамометров-гидротормозов для обкатки и испытания двигателей внутреннего сгорания

УДК 621.22

Аксенов Алексей Зиновьевич¹, Горбунов Василий Павлович², Сергеев Николай Николаевич^3
1Рязанское отделение Федерального государственного бюджетного научного учреждения Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ, руководитель отделения
²Рязанское отделение Федерального государственного бюджетного научного учреждения Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ, ведущий конструктор
³Рязанское отделение Федерального государственного бюджетного научного учреждения Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник

Аннотация
В представленной статье приведена методика расчета размеров проточной части динамометров-гидротормозов для обкатки и испытания двигателей внутреннего сгорания.

Ключевые слова: двигатель внутреннего сгорания, динамометр-гидротормоз, испытания

Aksenov Alexey Zinovjevich¹, Gorbunov Vasiliy Pavlovich², Sergeev Nikolay Nikolaevich^3
1Ryazan branch of Federal state budgetary scientific institution Federal Research Centre VIM Agroengineering, head of the Department
²Ryazan branch of Federal state budgetary scientific institution Federal Research Centre VIM Agroengineering, leading designer
³Ryazan branch of Federal state budgetary scientific institution Federal Research Centre VIM Agroengineering, candidate of technical Sciences, leading researcher

Abstract
The article presents the method of calculating the sizes of the flowing part of dynamometers-hydrocortisol for running and testing of internal combustion engines.

Keywords: dynamometer-hydro-brakes, internal combustion engine testing

Библиографическая ссылка на статью:
Аксенов А. З., Горбунов В.П., Сергеев Н.Н. Определение размеров проточной части динамометров-гидротормозов для обкатки и испытания двигателей внутреннего сгорания // Современная техника и технологии. 2016. № 12. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: https://technology.snauka.ru/2016/12/10916 (дата обращения: 25.11.2022).

Среди прочих видов тормозных устройств гидравлические тормоза в настоящее время получили большое распространение. 
По сравнению с электрическими тормозами они характеризуются меньшими габаритами и стоимостью и большим диапазоном поглощаемой мощности. Поглощение мощности в гидротормозе происходит либо вследствие гидродинамической работы, затрачиваемой на перемещение жидкости, либо вследствие трения ротора о жидкость.
Действие большинства гидротормозов основано на сопротивлении жидкости перемещению вращающегося в ней ротора. При вращении ротора движущаяся вместе с ним жидкость передает полученную от ротора энергию на неподвижную стенку балансирно подвешенного статора и стремится, как бы увлечь его за собой, создавая на корпусе статора момент, измеряемый тем или иным силоизмерительным устройством. Изменение нагрузки достигается большим или меньшим заполнением статора водой либо изменением величины активной поверхности ротора.
В качестве рабочей жидкости применяют воду, обладающую большой теплоемкостью и дешевизной. Иногда применяется масло с повышенной вязкостью, благодаря чему удается получение большей тормозной мощности.
Все разнообразные конструкции гидротормозов можно свести к следующим: лопастные, штифтовые и дисковые.
Основные параметры, характеризующие гидротормоз
Тормозная мощность N в кВт; 
Тормозной момент М в Нм;
Скорость вращения п в об/мин;

Величина предела регулирования тормоза по скорости  ;
Величина предела регулирования тормоза по моменту  ;
Температура рабочей жидкости, чаще всего воды, t°C.
Величины а и β характеризуют возможные пределы использования гидротормоза по скорости и по моменту.
Для определения размеров проточной части динамометров-гидротормозов пользуются расчетами по формулам подобия, основывающиеся на испытании геометрически подобной модели [1].
Теория размерностей позволяет получить выражение для определения размеров гидротормоза по формулам подобия:

 QUOTE   (1)

где M –момент поглощаемый динамометром-гидротормозом;
λ – коэффициент пропорциональности (момента), который принимается постоянным для геометрически подобных машин, работающих в режимах закритических Re;
ρ – плотность рабочей жидкости;
D – характерный размер гидротормоза (наибольший размер колеса гидротормоза – активный диаметр;
n – число оборотов гидротормоза.
Поскольку мощность N = Mn, то

 (2)

где А коэффициент мощности постоянный для геометрически подобных машин).
Расчет по формуле (1), а также по формуле (2) требует, чтобы для модели были известны величины, определяющие ее работу, т. е. М; ρ; п; D или λ и ρ.
Задавая значения перечисленным величинам, можно рассчитать гидротормоз.
Для штыревого гидротормоза величина  может быть заменена произведением , где S—статический момент проекции штыря на плоскость, проходящую через ось гидротормоза и штыря относительно оси гидротормоза.
Величина S может быть определена из:

 ^,

где L — длина погружаемой части штыря;
b — его ширина;
— радиус, на котором расположен центр тяжести штыря.
Подставляя это выражение в формулу (1), получим

 , (3)

где k — постоянная величина, зависящая от рода жидкости.
Из формулы (3) следует, что тормозной момент на валу гидротормоза зависит от длины штыря L, его ширины b и среднего радиуса  .
На рис. 1 представлена зависимость величины L от  для различных конструкций гидротормозов.

Рисунок 1 – Зависимость величин L и b от  .

Так как штырь выполняется постоянной ширины, то определение его предельной ширины следует производить на среднем радиусе r_цт, т. е.

Расчет динамометра-гидротормоза штыревой конструкции выполняется в два этапа – расчет первого приближения и расчет второго приближения [2].

Расчет первого приближения

Предварительно задают значения величин L и b в долях от r_цт и подставляют в формулу (3), после чего получают

. (4)

Здесь 0,87 — опытный коэффициент при L = 0,2rцт и b = 0,05 rцт.
Показатели степени при r и п также скорректированы на основании опытов.
Решая это выражение относительно r_цт, получим

 . (5)

В формуле (4) Ni — расчетная мощность, приходящаяся на один штыревой венец на роторе.  
После определения величины r_цт проводится проверка скорости, допустимой на радиусе r_цт:

u_цт< 40÷50 [м/сек],

где u_цт — скорость на радиусе r_цт;
где r_цт — [м]; п — [об/мин].

Расчет второго приближения

Зная r_цт, по графикам, представленным на рис.1, определяют длину и ширину штыря L , b. 
Вычисляют размер барабана гидротормоза:

D_6aр, = 2r_цт – L.

Определяют приемлемость длины штыря на отсутствие резонанса:

 ,

где  момент инерции штыря ;
 — частота возмущающей силы;
; 
z_c — число штырей в одном ряду на статоре. 
При необходимости длина L штыря корректируется. Проверяется прочность штыря на разрыв центробежными силами.
Расчет второго приближения сводится к определению размеров, обеспечивающих прочности и жесткость элементов проточной части гидротормоза.
При необходимости размеры элементов изменяются и расчет повторяется вновь. Мощность вычисляется по формуле

 (6)

k=1 ÷ 0,75 — коэффициент пропорциональности между шагом штырей t и их длиной L; t = kL.

Рисунок 2 – Вид характеристики динамометра-гидротормоза штыревой конструкции

Для воспроизведения условий обкатки и испытания ДВС выбрана штыревая конструкция гидродинамического тормоза, как наиболее технологичная.

Библиографический список

1. Кац С.М. Балансирные динамометры для измерения вращающего момента. – М. – Л: Госэнергоиздат, 1962, – 142с
2. Гавриленко Б.А., Минин В.А., Оловников Л.С. Гидравлические тормоза – Москва: Государственное научно-техническое изд-во машиностроительной литературы, 1961. – 244 c.

Все статьи автора «Сергеев Николай Николаевич»

© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Один тест стоит тысячи мнений экспертов

Некоторые компании, производящие фрикционные материалы, рекламируют свою продукцию, заявляя, что она тестируется третьей стороной или тестируется на их собственном тормозном динамометре. Но понять, что это на самом деле означает, сложно, если вы не понимаете, как работает тормозной динамометр.

В мире характеристик двигателей динамометрический стенд связан с измерением характеристик. Тормозные динамометры также измеряют производительность, но они также могут имитировать силы транспортного средства.

Когда производитель тормозных колодок для вторичного рынка разрабатывает или реконструирует приложение, они редко проводят испытания на реальном автомобиле. Этот тип тестирования является дорогостоящим и трудоемким. Кроме того, человеческий фактор может изменить результаты. Тормозной динамометр может тестировать тормозные системы в контролируемой среде, отражающей реальный мир. Тормозные динамометры могут работать 24 часа в сутки и измерять эффективность тормозной системы на протяжении всего срока ее службы. Кроме того, хотели бы вы быть подопытным кроликом тормозных колодок?

Тормозные динамометры могут быть более сложными и большими, чем динамометрический стенд двигателя. Тормозные динамометры могут имитировать условия, в которых тормозная система будет находиться за гораздо более короткое время. Это означает, что тормозной динамометр может имитировать массу, инерцию и рабочие характеристики автомобиля.

Типовой тормозной динамометр может стоить от 250 000 долларов США (использованный) до более чем 1 миллиона долларов США. Некоторые поставщики фрикционных тормозов владеют динамометрами, а некоторые арендуют динамометры у испытательных компаний.

Секция привода
Тормозной динамометр вращает тормозной узел. Это делается с помощью большого электродвигателя мощностью от 75 до 200 лошадиных сил. Двигатель управляется компьютером, который может имитировать несколько входных сигналов транспортного средства.

Двигатель создает крутящий момент для поворота тормозного узла, чтобы имитировать кинетическую энергию движения автомобиля вперед. Другими словами, он раскручивает тормозную систему до заданного диапазона оборотов, который соответствует желаемой скорости.

Приводной двигатель динамометра также обеспечивает необходимые крутящие моменты для условий сопротивления и для имитации влияния уклона от гор до проезжей части.

Секция инерции
Секция инерции тормозного динамометра отвечает за моделирование массы и инерции транспортного средства. Эта секция динамометра имеет большие диски, диаметр которых может достигать трех футов. По внешнему виду и функциям они напоминают большие маховики. Оператор будет добавлять или убирать диски в соответствии с массой и инерцией транспортного средства. После этого приводной двигатель будет вращать диски. Во время испытаний диски обеспечивают накопленную энергию для условий торможения.

Более современный подход заключается в использовании электродвигателя для имитации инерции транспортного средства. Современные тормозные динамометры обеспечивают оба метода моделирования тормозной системы автомобиля.

Корпус тормоза или испытательный стенд
Выходной вал инерционной секции заканчивается корпусом, испытательным стендом или камерой. Внутри испытательной камеры вы найдете ротор и суппорт приложения, которое они тестируют. Ротор и суппорт могут быть установлены на настоящий поворотный кулак или приспособление, которое может удерживать компоненты. Как правило, выходной вал крепится к ротору или барабану, где крепится колесо.

Гидравлическое давление подается на суппорт через управляемую компьютером сервосистему. Сервопривод может генерировать скачки давления до 3000 фунтов на квадратный дюйм, чтобы имитировать состояние экстренной остановки. Корпус может быть оборудован для имитации таких условий, как экстремальные температуры и влажность.

Тормозной узел и испытательная камера могут быть оснащены различными инструментами. Датчики могут измерять величину крутящего момента, который может генерировать тормозной узел, для расчета тормозного момента и замедления. Другие датчики контролируют величину гидравлического давления, используемого суппортом. Компьютер использует эти входные данные для расчета измеренной тормозной силы в зависимости от конкретных крутящих моментов и гидравлического давления.

Термопары могут быть установлены в различных местах на суппорте, тормозных колодках или колодках. Измерение температуры вращающихся частей, таких как ротор, производится бесконтактными пирометрами. Кроме того, датчики могут измерять изменение толщины диска (DTV) или «деформацию» во время движения узла.

«Кадиллак» тормозных динамометров – шумовой или NVH тормозной динамометр. Современный динамометр тормозного шума представляет собой сложную испытательную платформу для определения склонности тормозов к созданию визга и диагностики шумовых проблем.

Что отличает динамометр от шума или NVH, так это корпус. Обычно к инерционной секции примыкает небольшая комната. Этот номер изолирован для снижения фонового шума. Кроме того, изоляция помогает контролировать условия окружающей среды, такие как температура и влажность.

Эти типы тормозных динамометров обычно используются OEM-производителями при разработке продукции. Но нередко производители тормозов для вторичного рынка используют этот тип тормозного динамометра для точной настройки приложения.

Приборы, используемые для измерения нежелательного тормозного шума, такого как скрипы, визги и стоны, могут быть очень сложными. Датчики могут варьироваться от микрофона до лазеров, измеряющих вибрацию.

Двойной или одинарный
Большинство послепродажных испытаний тормозов проводится на односторонних динамометрах, использующих тормозные компоненты с одного угла автомобиля. Подавляющее большинство процедур инерционных динамометров (SAE, ISO или FMVSS), используемых OEM-производителями и вторичным рынком, предназначены для односторонних динамометров.

Двусторонние динамометры имеют тормозные кожухи или испытательные стенды на обоих концах вала. Двусторонние динамометры имитируют комбинации переднего и заднего тормоза или всю ось. Их можно тестировать одновременно, предоставляя данные о распределении нагрузки и балансировке тормозов двух тормозных узлов. Точный контроль давления включения тормоза на каждом конце двойного динамометра достигается с помощью сложных систем сервоуправления. Некоторые компании послепродажного обслуживания проводят испытания двухсторонних динамометров, утверждая, что они дают более точные результаты.

Выполнение теста
Динамометры инерции тормозов используются для выполнения различных тестов, от быстрого анализа коэффициента трения до моделирования FMVSS. Большинство динамометров автоматизированы и могут работать в течение нескольких дней без непосредственного контроля, пока они собирают данные.

Одним из стандартов, который тестируют некоторые компании послепродажного обслуживания, является SAE J2430. Это испытание представляет собой односторонний тормозной динамометр, который в некотором роде имитирует FMVSS 105 или 135. Настоящие испытания FMVSS проводятся в полевых условиях на реальном транспортном средстве. Но в случае разработки тормозной продукции для вторичного рынка это сложно.

Стандарты FMVSS 105 и 135 рассматривают полное замедление, развиваемое узлом тормозного угла (тормозной момент), и может ли он остановить транспортное средство на определенном расстоянии без превышения определенного давления на педаль тормоза. FMVSS 135 оценивает эффективность торможения, если водитель теряет помощь при торможении, а также в ситуациях блокировки переднего или заднего колеса.

Возможность моделирования этих испытаний и эталонов на динамометре зачастую более точна и экономична. Кроме того, если учесть, что в стандарте SAE J2430 для получения результатов используется более 300 остановок, становится понятно, почему динамометрические испытания имеют свои преимущества.

Совет производителей тормозов (BMC) использует SAE J2430 в качестве инструмента для оценки послепродажных тормозных накладок для сертификации процедуры оценки эффективности тормозов (BEEP). После тестирования фрикционных материалов в соответствии со стандартом SAE J2430 модель BEEP оценивает соответствие характеристикам FMVSS 105 или 135 и базовым данным исходной системы.

Великие споры о динамометрическом стенде
Самая большая трудность при послепродажных динамометрических испытаниях и сторонней сертификации заключается не во времени на динамометрическом стенде, а в базовых испытаниях старых автомобилей по некоторым стандартам испытаний.

Для некоторых сторонних сертификатов послепродажного обслуживания необходимо иметь данные о производительности оригинального автомобиля с неповрежденной системой запаса для сравнения с новыми фрикционными материалами. Если это более новый автомобиль, можно протестировать штатную систему или использовать данные OEM.

Если оригинальное транспортное средство или OEM-данные не могут быть найдены, невозможно поставить на коробку определенные сертификаты послепродажного обслуживания. Поиск данных и испытуемых становится еще сложнее, если вы ищете данные испытаний двухсторонним динамометром старых автомобилей. Вот почему вы можете никогда не увидеть какую-либо стороннюю сертификацию для старых приложений.

В инженерном мире есть поговорка: «Один тест стоит тысячи мнений экспертов». Это высказывание справедливо и для специалистов по тормозам.

Знание того, что компания, у которой вы покупаете фрикционные изделия, потратила время и вложила средства в проведение испытаний тормозного динамометра, может означать дополнительную меру уверенности.

Динамометры и стенды SuperFlow | Sussex, Wisconsin

Выбор любого динамометра SuperFlow Engine обычно сводится к четырем основным факторам:

1. Требования к частоте вращения
2. Требования к крутящему моменту
3. Контрольные допуски
4. Требования к испытаниям

Будь то гидравлический тормоз, вихретоковый или переменный ток, нагрузка двигателя имеет одни и те же общие правила. Здесь мы рассмотрим некоторые различия, чтобы помочь вам выбрать правильный динамометр для двигателя, соответствующий вашим потребностям.

Амортизаторы гидроразрыва

В динамометрах с водяным тормозом используется гидравлический тормоз, который преобразует энергию, вырабатываемую двигателем, в тепло, передаваемое воде, протекающей через динамометр. Есть стационарная сторона (статор) и вращающаяся сторона (ротор), каждая из которых имеет чашеобразные карманы, которые переносят воду с одной стороны на другую. Автоматический регулирующий клапан, прикрепленный болтами к динамометру, регулирует количество воды в динамометре в соответствии с требованиями испытаний для создания требуемой нагрузки на двигатель.

Основным преимуществом водяных тормозных амортизаторов является то, что они обеспечивают широкий динамический диапазон, что означает, что один динамометр может тестировать широкий диапазон скоростей и крутящих моментов двигателя — например, динамометр SF-902S рассчитан на 15 000 об/мин и до 1250 фунтов. фут крутящего момента, однако он также может легко тестировать небольшие одноцилиндровые двигатели с крутящим моментом менее 40 фунт-футов. крутящего момента. Динамометры с водяным тормозом также являются наиболее экономичным типом амортизатора для динамических испытаний, что делает их идеальными для широкого спектра применений, от испытаний двигателей внутреннего сгорания до электродвигателей.

Вихретоковые (EC) поглотители

Вихретоковые динамометры используют электромагнитный тормоз для нагрузки двигателя. Ротор вращается внутри магнитного поля, создаваемого возбуждением неподвижной катушки. Вращающаяся секция создает сопротивление магнитному полю, создавая нагрузку на двигатель. Этот процесс превращает энергию двигателя в тепло в роторе, которое рассеивается охлаждающей водой, протекающей через поглотитель.

Основным преимуществом вихретоковых диностендов с водяным охлаждением является их точное и быстрое регулирование нагрузки. Изменение энергии, подаваемой на катушку, может регулировать нагрузку от нуля до 100% за несколько миллисекунд, и регулировка также может быть очень точной. Недостатком вихретоковых динамометров является то, что они обычно на 40-60% дороже, чем динамометры с водяным тормозом, а также их динамический диапазон уже. Это означает, что вихретоковые динамометры обычно выбирают для более специализированных испытаний.

Амортизаторы переменного тока (AC)

Динамометры переменного тока (AC) используют электродвигатель для нагрузки двигателя. При конфигурации с рекуперативным приводом энергия, поглощаемая двигателем, может быть преобразована в электрическую энергию и возвращена в энергосистему, что со временем снижает стоимость испытаний. Динамометры переменного тока обеспечивают превосходное управление как в стационарном, так и в переходном режимах. Дополнительным преимуществом динамометров переменного тока является то, что помимо нагрузки на двигатель, они также могут приводить двигатель в движение для имитации инерции транспортного средства, движущего двигатель вниз по склону, или выполнять строго контролируемое моделирование переходных процессов, подобных тем, которые требуются в ездовых циклах, установленных правительством. .

Выбор типа амортизатора

Понимая, как каждый тип динамометра создает нагрузку, и некоторые из их преимуществ для различных типов испытаний, мы можем обсудить остальные факторы, которые нам необходимо понять, чтобы выбрать правильный амортизатор.

1. Об/мин и крутящий момент
   Всегда полезно иметь кривую крутящего момента двигателей, которые вы хотите протестировать. Сравнение крутящего момента двигателя с динамометрическим крутящим моментом в диапазоне скоростей позволяет нам быстро определить доступные амортизаторы для проекта. Иногда полная кривая крутящего момента недоступна — как минимум, нам нужно знать пиковый крутящий момент и число оборотов в минуту, при которых он возникает, а также диапазон скоростей, который должен выдерживать амортизатор. Мы рекомендуем запас прочности от 15 до 20% (в зависимости от типа амортизатора) между кривой крутящего момента динамометра и кривой крутящего момента двигателя, чтобы позволить системе управления динамометром поддерживать контроль над двигателем и в случаях, когда некоторые двигатели неизбежно развивают большую мощность. чем ожидалось.
2. Контрольные допуски
   За последние годы современная электроника значительно расширила контрольные допуски, доступные для динамометров с водяным тормозом. Система управления двумя клапанами SuperFlow, установленная как на динамометрическом стенде SF-Powermark, так и на динамометрическом стенде SF-3000BW, может обеспечить устойчивое управление в диапазоне +/- 10-20 об/мин, а также позволяет нам гибко использовать различные стратегии управления для выбора наилучшего для данного конкретного случая. заявление. Как вихретоковые, так и переменные динамометры будут иметь гораздо более жесткий контроль как в установившемся режиме, так и в переходных испытаниях, чем динамометр с водяным тормозом — здесь мы можем ожидать +/- 2 об / мин или лучше в зависимости от первичного двигателя.
3. Требования к испытаниям
   Все три типа поглотителей могут выполнять профили испытаний в установившемся, ступенчатом, свип-режиме и переходных режимах.