Общи положения по измерването на "Ролинг роуд" шаси динамометрите

[Bobi]

ярвам ще е интересно за всички ако се доизяснят някои общи положения по измерването на въртящ момент и мощност на ,,Ролинг роуд" шаси динамометрите. Конкретно ще използвам някои примери от MainLine Dynolog и  Dyno Dynamics шаси динамометрите, които са може би са най-популярните в Австралия а DD са широко използвани и в САЩ. Може да се приеме че написаното важи и за всички други подобни динамометри, но задължително и те както горните два трябва да бъдат ,,Load" тип т.е. могат да симулират различни видове натоварвания.  Искам непременно да спомена, че в основата на това писание стои Todd Lewis от MainLine Dynolog Dynamometers а моето скромно участие е до колкото успея да го споделя с всички тук.
  При МЛ и ДД шаси динамометрите срещани често в Австралия, мощността НА РОЛЕРИТЕ (валците) се измерва по един и същи начин.  Тук се измерват оборотите на ролерите и въртящия момент приложен върху тях. Тези две променливи после се използват в традиционните формули за  изчисление на мощността, било по DIN или SAE :

           kW(на ролерите)= Върт.момент Nm(на ролерите) х обороти(на ролерите) / 9543

           Нр(на ролерите)= Върт.момент ft/lbs(на ролерите) х обороти(на ролерите) / 5252
 
   Когато се използва термина ,,върт.момент на ролерите" се има пред вид, че тук той се измерва с помощта на товарна клетка, която е свързана по някакъв начин със статора на ретардера (Eddy Current Retarder), чиито ротор(вал с дисковете) пък от своя страна е задвижван от двигателната двойка ролери (тези с накатката по тях). Когато ретардера приложи спирачна сила към ролерите, те се стремят да го завъртят. Това обаче е невъзможно понеже статора с намотките е фиксиран чрез товарната клетка. Така силата се предава на тази клетка където тя се измерва обикновено в кг(kg) или паунди(pounds) сила.  Конструктивно клетката е окачена на разстояние от оста на ретардера чрез рамо, чиято дължина е позната и фиксирана. Така, знаейки силата измерена на определено рамо(разстояние) ние определяме момента в Nm или Ft/lbs. Това е един директен метод за измерване на върт.момент.
  Оборотите на ролерите се измерват обикновено с индуктивен датчик който ,,чете" от диск с определен брой зъби.
  Така, в крайна сметка чрез тези два параметъра момент и обороти  на ролерите в контролния софтуер на динамометъра се изчислява мощността.
   Сега, понеже тук се измерва върт.момент и обороти ,,на изхода" т.е. на ролерите то, например всяка промяна на предавателното число на кутията ще доведе до промени в измерения момент и обороти на ролерите. Ето и някои други фактори влияещи на измерените стойности:

Оборотите на приплъзване в хидро съединителя (автоматици)
Предавателно число на използваната предавка
Предавателно число на диференциала
Размер на гумите
Диаметър на ролерите

    Всички тези променливи влияят на въртящия момент когато той се измерва на ролерите. Така лесно някой може да си помисли, че като използва по-ниска предавка, на диното ще постигне по-голяма мощност.
  ТОВА НЕ Е ВЯРНО!
   Ако си припомним формулите по-горе за изчисляване на мощността, ние имаме момент и обороти в числителя на формулата, така че използвайки по-голямо предавателно число(ниска предавка), съответните обороти ще бъдат намалени със същия множител с който ще бъде увеличен върт. момент.  Така в крайна сметка имаме същата мощност.
  Това е едно чисто математическо обяснение.
  Някои обърквания или спорове относно момента измерен НА РОЛЕРИТЕ на един шаси динамометър може да дойдат от диаметъра на използваните ролери. Специално при кенгурата J се използват масово два диаметра ролери – 219мм и 273мм.(необработени машинно) 
   По-големия диаметър ролер ще има показания с по-висок въртящ момент при дадена скорост на движение но и съответно по-ниски обороти. Ръста в измерения момент е пропорционален на разликата в диаметрите на ролерите. Ако се заиграеме с елката се вижда че 273мм ролер ще има 24,6% повече момент.  Това значи че например една кола с 200кВ мощност НА ЗАДНИТЕ КОЛЕЛА, може да има 500Нм на 219мм ролер но на 273 мм ще покаже 623Нм .
  Сега, има нужда да разберем момента, който стига до ролерите и защо обикновено той е по-висок  от този измерен ,,на маховика" на двигателя. Спомнете си  изброените по-горе фактори влияещи на  стойността на изм. момент. Нека да опростиме малко и да приемеме че предавателното число на кутията е 1:1. В този случай загубите в трансмисията няма да се взимат под внимание.
  Да вземем една обикновенна БГ бегачка с обявени 530Нм (НА МАХОВИКА). С предавателното число 1:1 ние имаме същите 530Нм до диференциала. От тук примерно с предавателно число 3.46 на последния ( множител на предавката) излиза че ще имаме 1833 Нм ,,на полуоските". Ако измервате колата на ,,хъбово"  дино каквото е например е Dynapack , това ще бъдат стойностите на момента. При ролерите обаче, следващата стъпка по пътя на момента е отношението между диаметрите на гумата и ролера. Тук е мястото където диаметъра на ролера влияе на измерената стойност. Ако ,,прекараме" сега тези 1833Нм на полуоските през една 650мм диаметър гума и 219мм диаметър ролер ( намаляващо отношение 1: 2,968) и разделим съответно 1833Нм на 2,968 то в крайна сметка ще получим 617,58Нм върху нашия 219мм ролер.
  В случая с 273мм- вия ролер, отношението вече е 650/273= 2,3809 така че разделяйки 1833Нм на 2,3809 ще получим 769.87Нм момент на нашия 273мм ролер. 
Трябва да се запомни обаче че по-големият диаметър ролер ще се върти с по-малко обороти при дадена скорост на движение така че в крайна сметка ще имаме същата мощност в-у ролерите както и с по-малкия диаметър.

  За да поопростят нещата някак си, и двете фирми имат собствени термини, които обезсмислят разликите в диаметрите на ролерите.  Това са ,,Motive Force" при ML и ,,Tractive Effort" при DD.
   Motive Force / Tractive Effort  е едно изчисление (тук някои се бъркат като мислят че диното измерва Tractive Effort). Тези величини се изчисляват като се раздели въртящия момент на радиуса на ролера. В нашият случай с двата ролера имаме 617,58Нм/0,1095метра= 5640Нютона (линейна сила) за 219мм ролер и съответно 769,87Нм/0,1365м=5640Нютона .
  Така в крайна сметка два шаси динамометра (даже и разл. производители МЛ или ДД)с различни диаметри ролери, за една и съща кола трябва да измерват различен момент на ролерите но една и съща мощност и Motive Force / Tractive Effort и има база за сравнение по този параметър.

   С оглед на още по-голямо опростяване на стойностите на моментите, и двата дино производители са въвели термини, който при МЛ е ,,Derived Torque". Този момент пък се изчислява на базата на  мощността на колелата и оборотите на двигателя и чрез него всяка промяна в следствие на предавки се изключва от равенството.  Така например ако имате кола с 3,46 диференциал и го смените с 3,7 такъв, този Derived Torque няма да се промени докато ролер момента ще се промени поради измененото общо предавателно отношение.
   Derived Torque стойността е фактически  въртящия момента на двигателя минус загубите на момент в трансмисията.

  Работещите с МЛ шаси динамометър имат възможност да използват 3 източника за обороти за софтуера на стенда за да се изчислява този Derived Torque. Това са : Tacho RPM ( от високоволтов кабел, дюза или др.); OBDII Tacho RPM (логване на сигнала от ОБД куплунга); Derived RPM (базиран на отношението на показанията на оборотомера на колата и оборотите на ролера.  Последният начин е с намалена точност спрямо другите два, особено при коли с автом. кутии където има различни приплъзвания в хидросъединителя. ДД също имат версия на Derived Torquе наречен RWNm или просто Torque Nm когато се отбелязва по грефиките им.  Докато при МЛ  трите източника  на обороти са стандартни  от началото при ДД съм срещал данни, че първите два са опция срещу доп. заплащане и затова не винаги използвана.

  Друга полза от използването на Derived Torque е че ако си фен на ,,конските сили" и торка в Ft/lbs, то Derived Torque и мощността ще се пресичат точно при 5252 оборота, както при двигателните динамометри, но не и когато работим с кВ и Нм.
   Накрая да спомена, че кривите на Motive Force и момента имат една и съща форма когато са представени на една и съща графика.

Източник: Heed Auto