¿Cómo funciona un dinamómetro?

No tengo mucho que agregar aquí. Bastante simple.

¿Cómo funciona un dinamómetro?

¿Cómo se miden los caballos de fuerza y ​​el par como figuras separadas durante una sola ejecución de dinamómetro?

Hay bastantes componentes y hay un componente que proporciona resistencia a la fuerza, tiene que haberlo si está midiendo algo, ¿verdad?

Realmente quiero entender cómo funcionan estos dispositivos a un nivel íntimo. Cuanto más comprendamos cómo funciona este dispositivo, mejor podremos entender cómo se derivan los números del fabricante, por lo que creo que es algo bueno de entender.

TIA

NOTA: El siguiente ejemplo supone una salida en lb-ft y caballos de fuerza. Los dinamómetros también pueden medir la salida de torque en Newton Meters o Kilovatios con la misma facilidad, o cualquier otra medida de torque y potencia, para el caso.

En primer lugar, pongamos a todos en la misma partitura. Cuando se trata de vehículos, hay dos tipos básicos de dinamómetros: motor y chasis.

Un dinamómetro del motor (dinamómetro para abreviar) mide la salida de par del cigüeñal de un motor directamente. Aquí hay un dinamómetro de motor más grande con un motor adjunto:

El motor conectado a él parece ser un motor Detroit Diesel. Tenga en cuenta que el motor solo está conectado al banco de pruebas mediante un eje de salida (cubierto por la pieza amarilla).

Un dinamómetro de chasis mide la salida de torque de un motor como se ve en los neumáticos. Aquí hay uno que está sobre el suelo y con un automóvil encima:

En la imagen, puede ver un cilindro grande debajo de las ruedas traseras (de tracción) del vehículo. Unido al cilindro grande está el dispositivo de medición para este modelo en particular.

Un banco de pruebas está diseñado para medir el par en un punto dado (manivela del motor o en las ruedas, según el modelo) y la velocidad de rotación a la que se mide el par. Para hacer esto (digamos para un motor dyno), el motor está montado (o como algunos dirían " atado ") a una cuna. Esta cuna está cerca del banco de pruebas donde el operador puede colocar una pieza de conexión entre los dos. Luego, todos los sistemas eléctricos, de combustible y de enfriamiento están conectados al motor. Junto con esto, cualquier sensor que esté presente se conectará para que el operador pueda ver el motor para asegurarse de que esté funcionando correctamente o apagarlo si ven problemas. A partir de ahí, el motor funciona y el dinamómetro lee la cantidad de par producido por el motor.

Para medir la salida de torque de un motor, el dinamómetro debe crear algún tipo de resistencia, luego medir la resistencia. Esta resistencia se alimenta a través de una computadora que calcula la cantidad de torque a una velocidad dada y, a partir de esto, puede calcular la cantidad de caballos de fuerza. Hay dos formas principales en que se puede aplicar resistencia contra el motor.

Un dinamómetro de tipo fluido utiliza un dispositivo muy parecido al convertidor de par de una transmisión automática. La diferencia aquí es que la resistencia del dispositivo de acoplamiento se puede ajustar para controlar la velocidad del motor.

Otro tipo de dinamómetro es un dinamómetro de corrientes parásitas. En lugar de un acoplador de fluido, se utilizan corrientes parásitas para controlar la velocidad del motor. Piense en ello como un generador gigante que puede aplicar carga a través de la creación de la corriente, que detiene la velocidad del motor.

Los dinamómetros de corriente de fluido y de Foucault se denominan dinamómetros de freno porque utilizan cualquier método para producir una acción de frenado que controla el motor. Un método completamente diferente para medir el par a través de un banco de pruebas es un banco de pruebas de inercia que calcula la velocidad de la velocidad con la que el motor o los neumáticos pueden acelerar una masa conocida. Esto funciona con una premisa completamente diferente que un dinamómetro de freno. Debido a esto, las mediciones pueden ser diferentes entre los dos tipos.

A medida que el motor funciona en el banco de pruebas, desarrolla par. Hay sensores conectados al dinamómetro que pueden detectar la cantidad de movimiento (torsión real del dispositivo) que se produce desde el dispositivo de acoplamiento. Esta fuerza luego se calcula en la cantidad de torque producido. Durante la prueba, el motor se empuja al acelerador completamente abierto (WOT). El dinamómetro produce resistencia contra el motor a medida que sube a través del rango de rpm. Para medir la cantidad de par, la resistencia debe ser suficiente para mantener el motor a una velocidad determinada, pero no sobrecargar el motor (impedido su progreso a través del rango de rpm). A medida que el motor aumenta en rpm, el sensor hace lo suyo y lee la cantidad de torque que se produce.

Un dinamómetro de chasis funciona casi de la misma manera (ya sea en fluido o corriente parásita), pero se mide en las ruedas (neumáticos) cuando entran en contacto con la superficie del tambor giratorio. Se pone resistencia contra los neumáticos y se mide el par. Cuando se mide en los neumáticos, la salida de par / potencia es siempre menor que la que se mediría en el cigüeñal debido a las pérdidas del tren motriz. Las pérdidas del tren motriz son aquellas en las que se incurre cuando la potencia se transmite a través de la transmisión, la línea de transmisión (si está equipada), los cambios de dirección a través del diferencial, fuera de los ejes y a través de los neumáticos. Una regla general dicta aproximadamente una pérdida del 15% cuando un vehículo usa una transmisión manual y una pérdida del 18-20% cuando usa una transmisión automática.

El cálculo de la potencia (HP) es la parte fácil, principalmente porque es solo una ecuación matemática que nos da la cifra. Para calcular HP, solo sigue las matemáticas:

P = (T * N) / constant

Dónde:

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

NOTA: La constante 5252 es el valor redondeado de (33,000 pies · lbf / min) / (2π rad / rev)

Dado que esto es puramente un ejercicio matemático, la computadora puede calcular sobre la marcha la cantidad exacta de HP producida siempre que sepa qué tan rápido está funcionando el motor y la cantidad de torque producido a esa velocidad dada.