Способ определения крутящего момента приводных машин и механизмов, использующий двигатель внутреннего сгорания

 

Использование: определение крутящего момента машин и механизмов, необходимого для их работы. Сущность изобретения: двигатель, имеющий моментную скоростную характеристику с экстремумом, например ДВС, соединяют с тормозом и определяют при работающем с фиксированным органом управления мощностью двигателем вначале без потребителя, максимальный тормозной момент и соответствующую ему частоту вращения, затем подключают к двигателю потребитель и выбирают тормозной момент, необходимый для поддержания первоначальной частоты вращения, а измеряемый момент потребителя определяют как разность моментов в первом и втором случаях. 3 ил.

Изобретение относится к испытаниям машин и механизмов (потребителей) и предназначено для определения необходимого для их работы крутящего момента (насосы, электрогенераторы, агрегаты ДВС, трансмиссии, лебедки и пр.).

Известен способ определения крутящего момента потребителя измерением величины передаваемого от двигателя к потребителю крутящего момента с помощью установленного между двигателем и потребителем динамометра [1] Недостатком известного способа является то, что установка динамометра на передающем мощность валу конструктивно сложна или невозможна, особенно в полевых условиях, например, для измерения крутящих моментов агрегатов ДВС, установленных на самом двигателе (водяная помпа, масляный насос, вентилятор).

Известным техническим решением, наиболее близки к изобретению, является способ определения момента потребителя как разности моментов работающего ДВС вначале с отключенным, а затем с включенным потребителем при фиксированном в обоих случаях органе управления мощностью. При использовании этого способа к ДВС подключают тормоз с регулируемым моментом торможения, снабженный динамометром, для регистрации момента торможения и тахометром для определения частоты вращения [2] Недостатком этого способа является низкая и неконтролируемая точность определяемого крутящего момента потребителя.

Целью изобретения является повышение точности определения крутящего момента потребителя.

Цель достигается тем, что в способе определения крутящего момента приводных машин и механизмов, использующем двигатель внутреннего сгорания, соединенный с тормозом с принудительно изменяемым тормозным моментом, заключающемся в том, что измеряют тормозные моменты двигателя внутреннего сгорания без подключенного к нему потребителя, а затем с подключенным потребителем при фиксированном в обоих случаях органе управления мощностью, а крутящий момент определяют по разности измеренных тормозных моментов, до подключения к двигателю внутреннего сгорания потребителя измеряют максимальный тормозной момент и соответствующую ему частоту вращения, а после подключения потребителя изменяют тормозной момент до величины, при которой соответствующая ему частота вращения равна частоте вращения, соответствующей максимальному тормозному моменту, измеренному до подключения к двигателю внутреннего сгорания потребителя.

Способ позволяет достичь максимально возможную точность измерения крутящего момента потребителя. При реализации этого способа используется то, что скоростная моментная характеристика ДВС всегда имеет экстремум, где момент двигателя максимален при данном фиксированном положении органа управления мощностью.

На фиг.1 показана схема соединения ДВС с тормозом; на фиг.2 ДВС с тормозом и потребителем, что соответствует первому и второму этапам определения момента потребителя; на фиг.3 дана скоростная моментная частичная характеристика ДВС.

При определении крутящего момента потребителя используют вначале (фиг.1) ДВС 1, соединенный с тормозом 2, тормозной момент которого определяется динамометром 3 и может изменяться в широких пределах, а для определения частоты вращения служит тахометр 4, затем двигатель соединяют с потребителем 5 (фиг.2).

При реализации способа на первом этапе включают двигатель и фиксируют орган управления мощностью (ОУМ), изменяя тормозной момент, определяют его максимальное значение М_Т1 и частоты вращения n₁ при этом, что возможно, так как скоростная характеристика ДВС М(n) имеет вид, показанный на фиг.3, с максимумом в точке экстремума А, следовательно М_дв^I М_Т1 АВ.

На втором этапе (фиг.2) после подсоединения потребителя к двигателю с первоначальным положением ОУМ, изменяя тормозной момент, определяют такое его значение М_Т2, при котором ДВС имеет первоначальную частоту вращения n₁. В этом случае М_дв^II M_T2 + M_п АВ, где M_п определяемый момент потребителя. Без учета погрешностей измерений М_дв^I М_дв^II тогда М_Т1 М_Т2 + М_п, следовательно, М_п М_Т1 М_Т2.

На фиг. 3 показаны δ М и δ п интервалы неопределенности (погрешности) измерения тормозного момента динамометром и частоты вращения тахометром.

Для произвольной точки С скоростной характеристики видно, что интервал неопределенности при косвенном определении M CD динамометром составит Δ М_дв δ М + Δ М, где Δ М изменение момента двигателя при изменении частоты вращения на δ n, следовательно, принимая ≃ имеем
ΔM δn таким образом ΔM_дв=δM+δn для крайних точек Е и F интервала неопределенности. Откуда видно, что минимальное значение Δ М_дв δ М достигается при значении производной 0 то есть в точке А скоростной характеристики.

При необходимости для определения момента потребителя при конкретном скоростном режиме можно определять момент потребителя при таком положении ОУМ, при котором экстремум скоростной характеристики соответствует нужной частоте вращения. Для решения этой задачи можно использовать соединение потребителя с ДВС через редуктор.

Настоящий способ прост в применении, не требует сложных инструментальных средств и может быть использован в полевых условиях. Вместо ДВС можно использовать в способе любой другой двигатель, имеющий экстремум на скоростной моментной характеристике, например электродвигатель.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА ПРИВОДНЫХ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, соединенный с тормозом принудительно изменяемым тормозным моментом, заключающийся в том, что измеряют тормозные моменты двигателя внутреннего сгорания без подключенного к нему потребителя, а затем - с подключенным потребителем при фиксированном в обоих случаях органе управления мощностью, а крутящий момент определяют по разности измеренных тормозных моментов, отличающийся тем, что до подключения к двигателю внутренего сгорания потребителя измеряют максимальный тормозной момент и соответствующую ему частоту вращения, а после подключения потребителя изменяют тормозной момент до величины, при которой соответствующая ему частота вращения равна частоте вращения, соответствующей максимальному тормозному моменту, измеренному до подключения к двигателю внутреннего сгорания потребителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3