Как работает динамометр?

ПРИМЕЧАНИЕ. В следующем примере предполагается, что выходные данные указаны в фунтах-футах и ​​лошадиных силах. Динамометры также могут так же легко измерять выходной крутящий момент в ньютон-метрах или киловаттах, или любую другую меру крутящего момента и мощности, если на то пошло.

Во-первых, давайте соберем всех на одном нотном листе. Когда дело доходит до транспортных средств, существует два основных типа динамометров: двигатель и шасси.

Динамометр двигателя (сокращенно динамометр) измеряет крутящий момент, выходящий непосредственно из коленчатого вала двигателя. Вот более крупный диностенд с прикрепленным к нему двигателем:

Двигатель, прикрепленный к нему, похоже, является двигателем Detroit Diesel. Обратите внимание, что двигатель крепится к динамометру только через выходной вал (закрытый желтой деталью).

Диностендометр шасси измеряет выходной крутящий момент двигателя, как видно на шинах. Вот тот, который над землей и с автомобилем на нем:

На фото вы можете видеть большой цилиндр под задними (ведущими) колесами автомобиля. К большому цилиндру прикреплено измерительное устройство для этой конкретной модели.

Динозавр предназначен для измерения крутящего момента в заданной точке (кривошип двигателя или на колесах, в зависимости от модели) и скорости вращения, при которой измеряется крутящий момент. Для этого (скажем, для динамометрического стенда) двигатель крепится (или, как некоторые сказали бы, « привязывается ») к опоре. Эта люлька находится рядом с динамометрическим стендом, где оператор может поместить соединительный элемент между ними. Затем к двигателю подключаются все электрические, топливные и охлаждающие системы. Наряду с этим, любые имеющиеся датчики будут подключены, чтобы оператор мог видеть двигатель, чтобы убедиться, что он работает правильно, или отключить его, если он обнаружит проблемы. Оттуда двигатель запускается, и динамометрический стенд считывает величину крутящего момента, создаваемого двигателем.

Чтобы измерить выходной крутящий момент двигателя, динамометрический стенд должен создать какое-то сопротивление, а затем измерить сопротивление. Затем это сопротивление подается на компьютер, который вычисляет величину крутящего момента при заданной скорости и, исходя из этого, может вычислить количество лошадиных сил. Есть два основных способа сопротивления двигателю.

В динамометрическом стенде жидкостного типа используется устройство, очень похожее на преобразователь крутящего момента автоматической коробки передач. Разница здесь в том, что сопротивление соединительного устройства можно регулировать для управления скоростью двигателя.

Другой тип динамометрического стенда — это вихретоковый дино. Вместо гидромуфты для управления частотой вращения двигателя используются вихревые токи. Думайте об этом как о гигантском генераторе, который может создавать нагрузку, создавая ток, который останавливает скорость двигателя.

Как жидкостные, так и вихретоковые диностенды называются тормозными дино, потому что они используют любой метод для создания тормозного действия, которое управляет двигателем. Совершенно другой метод измерения крутящего момента с помощью динамометрического стенда - это инерционный динамометрический стенд, который рассчитывает скорость, с которой двигатель или шины могут разогнать известную массу. Это работает совершенно по другому принципу, чем тормозной стенд. Из-за этого измерения могут различаться между двумя типами.

Когда двигатель работает на динамометрическом стенде, он развивает крутящий момент. К динамометру прикреплены датчики, которые могут определять величину движения (фактического скручивания самого устройства), производимого соединительным устройством. Затем эта сила преобразуется в величину создаваемого крутящего момента. Во время испытаний двигатель нажимается на полностью открытую дроссельную заслонку (WOT). Динозавр создает сопротивление двигателю, когда он поднимается в диапазоне оборотов. Чтобы измерить величину крутящего момента, сопротивление должно быть достаточным, чтобы удерживать двигатель на заданной скорости, но не перегружать двигатель (препятствовать его прохождению через диапазон оборотов). По мере того, как обороты двигателя увеличиваются, датчик делает свое дело и считывает величину создаваемого крутящего момента.

Диностенд на шасси работает почти так же (либо в жидкости, либо в вихревых токах), но измеряется на колесах (шинах), когда они соприкасаются с поверхностью вращающегося барабана. Сопротивление прикладывается к шинам и измеряется крутящий момент. При измерении на шинах выходной крутящий момент/мощность всегда меньше, чем на коленчатом валу из-за потерь в трансмиссии. Потери в трансмиссии - это потери, возникающие при передаче мощности через трансмиссию, трансмиссию (если таковая имеется), при изменении направления через дифференциал, через оси и через шины. Эмпирическое правило диктует около 15% потерь при использовании автомобиля с механической коробкой передач и 18-20% при использовании автоматической коробки передач.

Расчет лошадиных сил (HP) является легкой частью, главным образом потому, что это просто математическое уравнение, которое дает нам цифру. Чтобы рассчитать HP, просто следуйте математике:

P = (T * N) / constant

Где:

P = Power (hp)
T = Torque (lb-ft)
N = Rotational Speed (rpm)
C = Constant (5252)

ПРИМЕЧАНИЕ . Константа 5252 представляет собой округленное значение (33 000 фут·фунт-сила/мин)/(2π рад/об).

Поскольку это чисто математическое упражнение, компьютер может вычислить на лету точное количество производимой лошадиной силы, если он знает, насколько быстро работает двигатель и какой крутящий момент создается на данной скорости.