ДИНАМОМЕТР

Механический или электрический прибор для измерения силы тяги или крутящего момента машины, станка или двигателя. В зависимости от принципа действия динамометры делятся на два типа: тормозные и трансмиссионные; при измерениях первые поглощают мощность обследуемого агрегата, а вторые пропускают ее, не мешая рабочему циклу. Тормозные динамометры бывают самых различных конструкций; к ним относятся, например, тормоз Прони, гидравлический и электромагнитный тормоза. Обычно двигатель или механизм, мощность которого определяется, воздействует на некоторый вал, вращательное усилие на котором или его крутящий момент измеряется непосредственно динамометром. При этом, как правило, тахометром измеряется скорость вращения вала. Сопоставляя результаты таких измерений, находят входную или выходную мощность машины. Показанный на рис. 1 тормоз Прони имеет следующие элементы: барабан, установленный на том валу, которому передается подлежащая измерению мощность, фрикционный тормоз, тормозной рычаг и весы. При повороте барабана фрикционный тормоз и связанный с ним тормозной рычаг тоже стремятся повернуться, но этому препятствует груз, величина которого, измеряемая по весовой шкале, и определяет вращательное усилие на валу. По результатам такого измерения и показаниям тахометра находят искомую мощность. Тормоз Прони используют при измерениях характеристик низкооборотных двигателей постоянной мощности.

Рис. 1. ТОРМОЗ ПРОНИ, один из видов тормозных динамометров. 1 — вал; 2 — барабан; 3 — лента тормоза; 4 — тормозные колодки; 5 — тормозной рычаг; 6 — пружина; 7 — весы; 8 — калиброванные грузы.

Гидравлическим тормозом можно измерять мощность высокооборотных агрегатов, например, крупногабаритных турбин. Особый вид динамометра представляет собой т.н. беговой барабан, предназначенный для определения тяговых или тормозных усилий грузовых и легковых автомобилей; его принципиальная схема приведена на рис. 2. Рис. 2. БЕГОВОЙ БАРАБАН, используется для измерений мощности, развиваемой автомобилем в реальных дорожных условиях. Усилия с колеса передаются через приводной валок на гидравлический тормоз, барабан которого стремится повернуться вместе с тормозным рычагом, но тому препятствует пружина торсиометрического моста, измеряющего крутящий момент. Вращение колеса передается также через вспомогательный валок ротору электрического генератора, выход которого соединен с тахометром. Беговым барабаном имитируются нагрузки при трогании и остановке автомобиля, а также на крутых подъемах и спусках. 1 — заднее колесо автомобиля; 2 — приводной валок; 3 — труба подачи воды; 4 — теплообменник; 5 — труба выхода воды; 6 — гидравлический тормоз; 7 — маховик; 8 — тормозной рычаг; 9 — торсиометрический мост; 10 — индикатор мощности; 11 — тахометр; 12 — генератор; 13 — вспомогательный валок.

Зачастую в схему тормозного динамометра входит электрический генератор. Работает он от испытываемого двигателя, а его выходной сигнал поступает в набор резисторов, которые поглощают измеряемую мощность в электрической форме. Измеренным значением необходимой для этого поглощения резистивной нагрузки и определяется искомая мощность. В электромагнитном динамометрическом тормозе на приводном валу, связанном с испытуемым агрегатом, крепится металлический диск, расположенный между полюсами магнита с поворотным ярмом. При вращении диска между магнитными полюсами в нем возникают вихревые индукционные токи, в результате взаимодействия которых с магнитным полем скоба стремится повернуться; по усилию, необходимому для удержания скобы от поворота, и определяется искомая величина. Электромагнитный динамометр может быть выполнен в виде миниатюрного прибора, пригодного для измерений характеристик малогабаритных двигателей.

Трансмиссионные динамометры. В крутильном динамометре с помощью тензодатчика, связанного с упругим приводным валом, измеряются деформации кручения этого вала. Деформации изменяют электрическое сопротивление тензодатчика, и на заблаговременно прокалиброванном индикаторе можно получать показания в желаемых единицах мощности. Такие динамометры применяют при определении характеристик судовых двигателей. Большинство электрических динамометров представляет собой двигатель-генератор постоянного тока на вращающейся опоре. При измерениях мощности, потребляемой испытуемым агрегатом, такой динамометр работает как электродвигатель; основание его статора установлено на подшипниках и может поворачиваться, а ротор жестко соединяется с ротором проверяемого механизма. При воздействии динамометра на испытуемый агрегат статор стремится повернуться вслед за своим ротором, но удерживается рычагом, связанным с весами; скорость вращения определяется тахометром. Если измеряется выходная мощность какого-то двигателя, то электрический динамометр функционирует как электрический генератор. Электрические динамометры применяются для измерения характеристик маломощных машин; они легко перестраиваются, точно изменяя скорость вращения или значение выходной нагрузки испытуемого устройства.

ЛИТЕРАТУРА

Желудков В.Н. Динамометрические приборы. Л., 1976 Грановский В.А. Динамометрические измерения. Л., 1984