Перейти к содержанию
denis2

Как измерить мощность на валу

Рекомендуемые сообщения

Добрый день!

Похоже, моё предыдущее выступление не слишком удалось. Тогда задам конкретный вопрос. Строю очень медленный двигатель - один оборот за 4 секунды. И очень маленькой мощности - примерно 0,2 Дж/цикл. Задача: измерить мощность на валу.

 

Индикаторную мощность измерить не могу, поскольку вместо поршня используется мембрана. Соответственно, нельзя точно узнать объём. Давление померять могу. Дальше что делать?

 

Обычно мощность на валу меряют тормозом. Но этот метод опирается на то, что маховик запасает достаточно много энергии. В моём случае маховик был бы настолько тяжёл, что момента на валу не хватило бы на страгивание подшипников с места.

 

Что ещё можно сделать?

 

У меня есть два варианта:

 

1. Навесить на вал грузик. Зная скорость и высоту грузика над уровнем коленвала в начале и конце рабочего хода, можно с помощью несложных вычислений получить приращение энергии. Просто тупо поднимать грузик наверх не получится, поскольку давление в цилиндре меняется по ходу, и грузик должен иметь переменную массу.

 

И как тогда измерить скорость?

 

2. Измерить в каждый момент усилие на штоке и положение штока. Положение я, допустим, измеряю с помощью датчика от мыши. А как измерять усилие? Нужен какой-то динамометр. Я посмотрел, сколько они стоят - мало не показалось. Кроме того, этот динамометр должен быть вделан в шток, а это даёт ограничения на вес. И он должен быть способен достаточно быстро передать свои показания вовне.

 

Кто что может ещё посоветовать?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

а зачем вам обьём? вы знаете диаметр мембраны, давление, длину рычагов., по моему всё что надо есть! или надо именно реальный момент? с учётом всех потерь

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Мембрана принимает непонятную форму под действием давления. Как это учесть?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

маховик был бы настолько тяжёл

 

Для измеренй-то он не помешает, ибо при вращении с пост скоростью не вносит ни потерь, ни прибытка.

ИМХО - маховичок и тормоз, поджимаемый гирькой.

Кстати, тормоз можно и без маховика - Вам же нужна средняя мощность!

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

denis2, Двигатель реально существует, или только планируется? Какая конструкция, сколько цилиндров, какое газораспределение?

Я не представляю себе паровой двигатель который может поддерживать столь малые обороты... Гидравлический или пневматический да, можно сделать, но паровой столь малой мощности при такой малой скорости мне лично кажется сделать нереально.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

грузик на веревочке, веревочка наматывается на вал

засекаем время, за которое грузик поднимется на метр, и все

да - массу грузика подбираем так, чтобы машина вращалась с некоторым трудом

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Сохраненное содержимое

 

> Для измеренй-то он не помешает, ибо при вращении с пост скоростью не вносит ни потерь, ни прибытка.

А как же трение в подшипниках? В моём случае маховик получится на несколько кг, трение съест всю энергию.

 

> тормоз, поджимаемый гирькой.

> грузик на веревочке, веревочка наматывается на вал

В обоих случаях тормоза двигатель работает против фиксированного усилия. Но если нет маховика, то

усилие на валу, является переменным.

 

А значит двигатель в начале хода, когда усилие на поршне велико, "прыгнет", а потом, когда оно станет мало - заглохнет.

 

Про грузик я думал - но его надо наматывать тогда на ролик некруглой формы, чтобы он создавал разный

момент на валу в зависимости от угла поворота вала. Форму нужно вычислить, исходя

из предполагаемого усилия на валу. Можно сделать это, но как-то муторно... Потому что процесс снятия

диаграммы подразумевает изготовления множества роликов разной формы и их подбор. Каждый раз новый

ролик надо поставить взамен старого... Хотя можно сделать набор "разнороликов" по членам ряда Фурье

и навешивать на них разные грузики, подобно тому как в чашечных весах есть набор гирек.

 

Или можно сделать, чтобы грузик поднимался не вертикально, а скользил по некоей наклонной поверхности.

Делая поверхность по разным лекалам, можно управлять сопротивлением грузика.

Но тогда нужно бороться с трением грузика... Впрочем, если грузик не очень тяжёлый, то это можно.

 

С тормозом вообще непонятно - он тогда должен менять своё усилие в зависимости от скорости. Но тогда

не так легко будет и записать его показания.

 

В общем, пока я придумал так, что если будут трудности с определением объёма, вытесненного мембраной, я налью сверху на мембрану воду и сделаю стаканчик, чтобы эта вода не растекалась. По уровню воды в стаканчике можно более-менее точно определить объём, вытесненный мембраной. Далее я замеряю давление в мёртвой точке и считаю процесс линейным (в моём случае это допустимо).

Изменено пользователем denis2

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Так Вам надо среднюю номинальную мощность, зависимость мгновенной мощности от угла (график), или момент от угла? Это разные вещи

И именно на валу, или в "цилиндрах"? Это тоже разные вещи.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Простой механический прибор для измерения момента.5.2.01.jpg

Простейшими измерительными преобразователями крутящегомомента являются механические, действующие по принципу измерения реакций опор.Пример такого преобразователя показан на рис. 50. Под действием движущего момента М и момента сопротивления Мс в опорах шестерни 3 возникает реакция R, пропорциональная измеряемому моменту М ~ Мс. Рычаг 1, в котором расположены опоры шестерни 3, опирается одним концом на динамометр 2, что позволяет измерить крутящиймомент. Подобные преобразователи применяются главным образом в стендах,предназначенных специально для измерения крутящих моментов.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Прикрутить к валу генератор, нагрузить его на реостат, и поставить электросчётчик )

 

Ну или хотя бы вольтметр и амперметр, мгновенную мощность будет видно.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

> зависимость мгновенной мощности от угла (график), или момент от угла? Это разные вещи

В идеале нужна индикаторная диаграмма. Хотя и график момента от угла тоже не помешает.

 

> Прикрутить к валу генератор,

Слишком низкий КПД будет, как его учесть?

 

> Простой механический прибор для измерения момента

Прибор неплохой на вид, хотя для моей мощности, наверное, в нём слишком много деталей. Т.е.,

на отладку прибора я потрачу больше сил, чем на собственно замер. И опять же, вал надо нагрузить правильно

нагрузкой, переменной во времени.

 

Была у меня ещё идея: вставить электронные весы (типа безмена) в шатун. Но я упирался в то, что не могу

его правильно нагрузить.

 

Вот если просуммировать все ваши предложения, возникает примерно такая вот мысль:

 

1. Вставляем в шатун электронные весы.

2. Делаем указатель положения шатуна (линеечка и риска на шатуне)

3. Вал крутим принудительно. Возможно, через шаговый двигатель, задавая определённый закон движения.

4. Записываем усилие на шатуне и его положение на видеокамеру.

 

В итоге получим не "индикаторную", но хотя бы "шатунную" диаграмму.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

измерить мощность на валу.

И все-таки, что вы хотите измерить? Мгновенную мощность в любой момент цикла при рабочей нагрузке? Среднюю мощность на валу за цикл при рабочей нагрузке? (повторяю, при рабочей нагрузке, поскольку от нее зависит и мощность на валу). Вы назвали "мощностью" (0.2 джоуля за цикл) полезную работу в цикле, это как?

Если же вам действительно нужна средняя мощность на валу при рабочей нагрузке за время много большее цикла, то малой кровью это можно измерить так: засуньте конец вала в калориметр с водой, организуйте в этом месте трение, эквивалентное рабочей нагрузке, и измеряйте скорость роста температуры воды в калориметре. Если не хотите проводить подробных расчетов, учитывающих теплоемкость калориметра с термометром и т.д. , можете ее померить, опустив в калориметр рядом с валом спиральку и пропустив через нее ток от батарейки. Теплоемкость калориметра будет равна:

С=U*I*t/ (T2 -T1), где

T2-T1 разность температур в конце и начале измерений, U, I, t - напряжение, ток и время прохождения тока через спираль.

Поскольку при номинальной мощности 0.05 дж/сек (0,2 дж за 4 секунды цикла) вам понадобится калориметр малой теплоемкости (следовательно, и малого размера), то целесообразно изготовить его из пенопласта и емкостью кубиков 20, а в качестве жидкости использовать минеральное масло а не воду. Да, и конец вала не должен быть металлическим, т. е. теплопроводным - достаточно сделать насадку из пластмассы, например. Зная выделившееся в калориметре при работе двигателя количество энергии и время работы двигателя получите среднюю мощность на валу.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

> зависимость мгновенной мощности от угла (график), или момент от угла? Это разные вещи

В идеале нужна индикаторная диаграмма. Хотя и график момента от угла тоже не помешает.

тогда все просто

на вал - шкив побольше

на шкив - нитку с грузом

позади груза - линейку

запускаем девайс и снимаем на видео подъем груза на фоне линейки

из видеозаписи имеем почти все что можно - то есть временные марки и соответствующие им координаты

продифференцировав по времени - получим ускорения, моменты и мгновенную мощность

 

ЗЫ это разумеется пример для домашне-кустарных условий

в условиях физической лаборатории разумеется можно придумать кучу более точных и информативных методов измерения

Изменено пользователем vlad7308

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

denis2, подъём грузика меняет его потенциальную энергию. По свойству потенциала - нет никакой разницы, через какую ж. система пришла из одного положения в другое. Если что-то циклическое (возвратно-поступательное), то можно измерить время за полуцикл (или за несколько, для повышения точности).

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

> Если же вам действительно нужна средняя мощность

Не, нужна мгновенная.

> Вы назвали "мощностью" (0.2 джоуля за цикл) полезную работу в цикле, это как?

Ну, это некорректно вообще-то было с моей стороны :)

 

> запускаем девайс и снимаем на видео подъем груза на фоне линейки

Сила давления неравномерна. Если грузик будет слишком тяжёл, он не поднимется. Если будет слишком лёгок - то "прыгнет".

 

Вы намекаете, что я должен ещё сделать псевдомаховик с максимально большим моментом инерции и снять с видео ещё и ускорение грузика? Это может сработать, но нужно, чтобы ускорение было не слишком велико.

 

Нужно посчитать этот вариант.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Как я понял, всем пофих на внутреннее механическое сопротивление двигателя. Можно ещё взять электродвигатель ватт на 10 (чтобы не плакать, когда сгорит), застопорить его и победно измерить мощность на валу, равную НУЛЮ.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

В общем, похоже, что правильное решение - это налить воды на мембрану и мерять пару "давление-объём". Поскольку иначе в игру вступает куча факторов, главный из которых - силы упругости, действующие в мембране. Которые совершенно непонятно, как оценить. Конечно, замеры на валу могут понадобиться на последующих этапах, но пока идёт проверка теоретических расчётов и добавлять лишние сложности - не к чему.

 

Спасибо всем за участие в мозговом штурме и за полезную информацию!

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Теперь отвечаю на вопрос, что за двигатель - вот здесь темку открыл: http://www.chipmaker.ru/topic/141954/

До этого пытался завести её в этом форуме, но боги меня покарали :vava:

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

а тема называется - "как измерить МОЩНОСТЬ НА ВАЛУ"

мда

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Для того и нужен форум, чтобы навести порядок в мыслях :) . На самом деле, если важнее проверить теорию, то нужно мерять индикаторную мощность. Если важнее практика, то нужно мерять мощность на валу. Что важнее в данном двигателе сейчас - пока рано говорить. Я не все потери пока могу оценить. Если они окажутся велики - он будет стендом для замера индикаторной мощности. Если они окажутся малы - он будет двигателем как таковым со всеми приводами. На всякий случай прорабатываю оба варианта, но пока склоняюсь к пессимистичному.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Моделисты давно придумали стенды для измерения мощности на валу, Мощность это момент на обороты, при разной нагрузке т.е. внешняя характеристика,

А теперь как это делают, на вал измеряемого двигателя соосно вешается генератор (например коллекторный электромотор ПТ) (в крайнем случае задний конец вала упереть в подшипник) на статор привязываем нитку (перекинутую через статор), на второй конец нити привязываем груз заведомо больший по возможному крутящему моменту. Этот груз усанавливается на электронные весы. К клеммам генератора (гибкими проводами) подсоединем реостат (шунт) Далее запускаем измеряемый двигатель, и задаем необходимую нагрузку реостатом, одновременно фиксируем обороты и потерю веса груза, Потеря веса груза умноженная на радиус статора генератора это есть момент. Меняем нагрузку, измеряем момент и обороты, строим внешнюю характеристику.

Изменено пользователем BelMik

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Во, что-то близкое мне думалось, но именно этот вариант не знал. Всё равно тут не хватает маховика пока что.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

А кто мешает добавить маховик, Вам ведь надо средние параметры измерить, а не мгновенные.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

в десятом классе была курсовая работа. тема : "Измерение мощности двигателя". к сожалению не восстановлю весь ряд расчетов. измеряли при помощи стенда, ктр состоялд из двигателя. на валу деревянный барабан. тормозилось льняной лентой с помощью динамометра. далее чистые формулы. помню, что требовался коэф трения льна по дереву. количество оборотов брали по паспорту двиг (как сейчас помню- 2800). проводили по нескольку замеров натягивая динамометром ленту. получалось довольно таки точно. сравнивали с паспортной.

 

зы. сорри за орфопунктуацию спешу.

Изменено пользователем Lerant

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

BelMik, масса/размер маховика мешает. Если поставить маховик достаточной массы, трение в подшипниках съест всю полезную мощность и ещё не хватит.

А кстати, объясните невежде, как оценить потери на трение в подшипнике качения. Вот у меня, допустим дан подшипник, дана скорость вращения,

дана радиальная нагрузка, осевая пусть равна нулю. Чему равен момент трения?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать учетную запись

Зарегистрируйте новую учётную запись в нашем сообществе. Это очень просто!

Регистрация нового пользователя

Войти

Уже есть аккаунт? Войти в систему.

Войти

  • Последние посетители   0 пользователей онлайн

    Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу


×
×
  • Создать...

Важная информация

Мы разместили cookie-файлы на ваше устройство, чтобы помочь сделать этот сайт лучше. Вы можете изменить свои настройки cookie-файлов, или продолжить без изменения настроек.