Medición del par y de la deformación en un cigüeñal de serie con el motor en marcha
En resumen
El cigüeñal de serie está equipado con galgas extensométricas en ubicaciones elegidas sobre el modelo 3D del cliente: par cerca del muñón de apoyo en el lado del volante motor, flexión, y deformación en los redondeos de las muñequillas. Los cables de las galgas discurren a lo largo del árbol hacia un conjunto de anillo colector y amplificador montado en el amortiguador de vibraciones del motor, o hacia un transmisor de telemetría. Con un anillo colector SR/ERT, la velocidad y la posición del cigüeñal se registran en el mismo conjunto. El motor funciona en el vehículo o en un banco dinamométrico.
- 10 a 36
- canales en un anillo colector SR/ERT
- 10 000 rpm
- SR/ERT con 10 canales
- 14.17 g
- amplificador AMP-SG-M1 en el lado rotativo
Ubicaciones de las galgas
No existe un transductor de cigüeñal estándar: los diseños de motores difieren demasiado, y Michigan Scientific ha instrumentado cigüeñales desde pequeños motores de motocicleta hasta motores de 12 litros. Cada trabajo comienza sobre el modelo 3D del cliente o sus secciones transversales, donde se definen las ubicaciones de las galgas y el espacio para el cableado y el anillo colector antes de aplicar una galga.
Tres medidas son habituales. El par de salida, procedente de las galgas del muñón de apoyo en el lado del volante motor, es una medida directa del par que entra en la transmisión y suele ser el canal principal; la flexión es la segunda; la deformación en los redondeos de las muñequillas, las zonas más solicitadas, es la tercera. Un flexplate se equipa con galgas de la misma manera.
Instrumentación
| Galgas | puentes de galgas extensométricas sobre el cigüeñal de serie, aplicados en las instalaciones de Michigan Scientific en las ubicaciones fijadas sobre el modelo 3D |
|---|---|
| Anillo colector SR/ERT | en el extremo del árbol, 10, 20 o 36 canales, 10 000 rpm con 10 canales, 4 000 con 20, 2 400 con 36 · encoder de 256 a 512 ppr o resolver, sin utilizar ninguno de los canales · rotor de 63,5 o 50,8 mm, 80 a 115 mm de largo |
| AMP-SG-M1 | un puente, excitación del puente ± 2,5 V o ± 5 V, ganancia de 100 a 2000 V/V, salida ± 10 V, 20 kHz a −3 dB, 14,17 g, −40 a 125 °C, calibración por shunt remota |
| Telemetría | emisor en la parte giratoria, alimentado por batería o por inducción, salida analógica ± 10 V en el receptor |
| Temperatura de funcionamiento, SR/ERT | −40 a 100 °C; −40 a 85 °C con la electrónica del encoder T |
Cadena de medida
Los cables de las galgas se tienden a lo largo del cigüeñal hacia el extremo delantero. Un conjunto de anillo colector y amplificador se monta en el amortiguador del motor: el AMP-SG-M1 excita cada puente y lleva su salida a ± 10 V antes de las pistas, y los cables del estator salen del motor hacia el sistema de adquisición de datos. El sensor de rotación del SR/ERT proporciona la velocidad de rotación, la posición angular y el sentido de giro en salidas separadas. Cuando ningún extremo de árbol está libre, un emisor de telemetría en la parte giratoria envía las señales sin contacto.
El AMP-SG-M1 se pega sobre una superficie limpia con Dow Corning 3145 RTV y necesita un puente completo para regular su excitación. Una fuente de alimentación de la serie PS proporciona sus ± 15 V, corta la excitación del puente invirtiendo la polaridad y aplica una calibración por shunt positiva o negativa desde el lado fijo. La disposición no es la misma en un vehículo que en un banco dinamométrico, por lo que el lugar del ensayo se fija antes de trazar la disposición de las galgas y del anillo colector.
Procedimiento
- 01
Elegir las ubicaciones de las galgas en el modelo
Sobre el modelo 3D del cliente, con el espacio necesario para el cableado y el anillo colector en el vano motor o en el banco dinamométrico.
- 02
Colocar las galgas
Las galgas extensométricas se pegan sobre el cigüeñal de serie en las instalaciones de Michigan Scientific, y el árbol se calibra.
Transductores de galgas extensométricas a medida - 03
Montar el anillo colector y el amplificador en el amortiguador
El rotor del SR/ERT en el extremo del árbol, el AMP-SG-M1 pegado en el lado giratorio, el estator sujeto por un soporte flexible.
Anillos colectores serie SR/ERT - 04
Registrar con la velocidad y la posición del cigüeñal
Deformaciones, par, velocidad y ángulo sobre una misma base de tiempo, en el vehículo o en el banco dinamométrico.
Resultado
Par, flexión y deformación de los radios en el propio cigüeñal del cliente, con la velocidad y la posición del cigüeñal, en el motor en funcionamiento. Los datos permiten verificar la resistencia del árbol y se comparan con los resultados de la simulación; el par de salida también sirve para el estudio del tren motriz en su conjunto.
Preguntas frecuentes
¿Dónde se mide el par en un cigüeñal?
En el muñón de apoyo, lado volante motor. Es una medida directa del par que entra en la caja de cambios.
¿Puede registrarse el ángulo del cigüeñal junto con la deformación del cigüeñal?
Sí. El anillo colector SR/ERT incorpora un encoder de 256 a 512 ppr o un resolver que da la velocidad, la posición y el sentido de giro sin utilizar un canal del anillo colector.
¿Existe un transductor de par de cigüeñal estándar?
No. El cigüeñal de serie se equipa con galgas extensométricas y se convierte en el transductor. Michigan Scientific ha instrumentado cigüeñales desde pequeños motores de motocicleta hasta motores de 12 litros.
¿Cómo salen las señales de las galgas extensométricas de un motor en funcionamiento?
Mediante un conjunto de anillo colector y amplificador montado en el amortiguador del motor, o mediante un transmisor de telemetría en la parte giratoria.
Aplicaciones similares
Todas las aplicaciones-
Tren motriz Par en eje y semieje Par de tracción medido en el árbol de serie, con un anillo colector o una telemetría para extraer la señal. -
Temperatura Temperatura en las piezas giratorias La temperatura de un rodamiento, de un compresor o de un disco de freno, leída mientras la pieza gira con carga. -
Componente Esfuerzos en los soportes del motor Las tres fuerzas que cada soporte transmite al chasis durante el arranque, la aceleración y los cambios de marcha.