Misurare coppia e velocità dal motore alla ruota per localizzare le perdite di potenza
In sintesi
La coppia e la velocità di rotazione sono misurate all’uscita del motore, all’uscita del cambio, all’assale e alla ruota. La potenza entrante in uno stadio meno la potenza uscente costituisce la perdita di quello stadio. Parti di serie, il volano motore, l’albero di trasmissione e i semialberi, sono equipaggiati con estensimetri e diventano i trasduttori; un collettore rotante o una telemetria porta il segnale fuori dall’albero. Alla ruota, un trasduttore di coppia ad alta risoluzione misura le piccole coppie di resistenza del telaio sulla strada.
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- punti di misura della coppia, uscita motore, uscita trasmissione, ruota
- 0.14 N·m
- risoluzione del TW12.8HRMS175, automobili e SUV
- 1.5 N·m
- risoluzione del TWHR2000, camion da autostrada
Catena di potenza
La potenza è la coppia moltiplicata per la velocità di rotazione, quindi entrambe vengono misurate in ogni punto. Con il flexplate che fornisce la potenza in ingresso e l’albero di uscita la potenza in uscita, il rendimento della trasmissione viene misurato direttamente. L’albero di trasmissione fornisce la coppia in ingresso del ponte; semiassi equipaggiati con estensimetri o trasduttori di coppia ruota forniscono l’uscita, e il rapporto è il rendimento del ponte.
Ogni punto di misura si trova su un componente rotante all’interno del powertrain. Il componente di serie viene equipaggiato con estensimetri e diventa il trasduttore; un collettore rotante o un trasmettitore di telemetria porta il segnale verso l’esterno. Una ruota dinamometrica può fornire l’uscita complessiva verso la strada.
Strumentazione
| Uscita motore | estensimetri sul flexplate di una trasmissione automatica; un trasduttore di coppia sul volante di un cambio manuale; oppure l’albero motore equipaggiato con estensimetri in un foro profondo, cablato verso un collettore rotante |
|---|---|
| Uscita trasmissione | albero di uscita o albero di trasmissione equipaggiato con estensimetri, cablaggio all’interno dell’albero; collettore rotante davanti alla trasmissione, oppure telemetria alimentata per induzione o a batteria |
| Ponte | albero di trasmissione per l’ingresso, semiassi equipaggiati con estensimetri o trasduttori di coppia ruota per l’uscita |
| Ruota, alta risoluzione | TW12.8HRMS175, 237 N·m fondo scala, risoluzione 0,14 N·m, battuta meccanica a 8,1 kN·m, cerchi da 14 in e oltre; TWHR2000, 2,7 kN·m fondo scala, risoluzione 1,5 N·m, battuta a 27 kN·m, cerchi da 22,5 in e oltre |
| Elemento sensibile del trasduttore ruota | ponte intero a quattro branche con estensimetri, anello in acciaio inossidabile stagno IP67, da −40 a 125 °C; gli adattatori riproducono le dimensioni critiche del cerchio e del mozzo di serie |
Procedura
- 01
Applicare estensimetri all’uscita del motore
Flexplate, volano o albero motore, con i fili instradati verso un collettore rotante o un trasmettitore di telemetria.
Misure sull’albero motore - 02
Applicare estensimetri all’uscita del cambio
Albero di uscita o albero di trasmissione, con il cablaggio contenuto all’interno dell’albero.
Sistemi di telemetria senza fili - 03
Misurare l’uscita dell’assale
Semialberi con estensimetri, oppure trasduttori di coppia ruota tra l’adattatore del mozzo e l’adattatore del cerchio.
Coppia su assale e semiasse - 04
Registrare coppia e velocità in ogni punto
Il gruppo montato sul trasduttore ruota integra un collettore rotante, un encoder e un amplificatore; lo statore è trattenuto da un’asta di vincolo fissata a una staffa magnetica sul parafango. Azzeramento senza coppia sulle ruote, poi shunt positivo e negativo.
Trasduttori di coppia ruota serie TW
Perdite del telaio
Altre perdite si trovano al di fuori della trasmissione. Un trasduttore di coppia ruota ad alta risoluzione misura la resistenza aerodinamica, la coppia residua di frenata, la resistenza al rotolamento degli pneumatici e l’attrito delle guarnizioni dei cuscinetti durante la marcia su strada: il TW12.8HRMS175 per autovetture e SUV risolve 0,14 N·m, il TWHR2000 per camion da autostrada 1,5 N·m. Il TWHR2000 è utilizzato per le prove di emissioni di CO2 e di consumo di carburante secondo il regolamento (UE) 2017/2400 della Commissione, e la sua coppia ruota viene confrontata con la coppia in ingresso all’assale per determinare il rendimento dell’assale.
All’interno del cambio, l’articolo elenca le perdite come convertitore di coppia, pompaggio e riscaldamento dell’olio, perdite visciose in rotazione, e ingranaggi, cuscinetti e guarnizioni. Lato motore, ventole di raffreddamento, attriti, pompe dell’olio e del carburante, cinghie e ingranaggi sono studiati allo stesso modo.
Risultato
La potenza in ingresso e in uscita da ogni stadio, dall’uscita del motore alla strada, in modo che ogni perdita abbia una posizione: cambio, assale o telaio. Il progetto viene poi modificato dove l’energia si perde.
Domande frequenti
Come si misura il rendimento di un cambio su un veicolo?
Il flexplate con estensimetri fornisce la potenza in ingresso e l’albero di uscita strumentato la potenza in uscita. Il rapporto è il rendimento del cambio.
Come si misurano su strada la resistenza di frenata e quella al rotolamento degli pneumatici?
Con un trasduttore di coppia ruota ad alta risoluzione. Il TW12.8HRMS175 risolve 0,14 N·m su autovetture e SUV, il TWHR2000 1,5 N·m su camion da autostrada.
Come si misura la coppia di uscita del motore a bordo veicolo?
Con estensimetri sul flexplate di un cambio automatico, un trasduttore di coppia sul volano di un cambio manuale, o l’albero motore con estensimetri all’interno di un foro profondo e collegato a un collettore rotante.
Come si misura il rendimento di un assale?
L’albero di trasmissione strumentato fornisce la coppia in ingresso, i semiassi equipaggiati con estensimetri o i trasduttori di coppia ruota quella in uscita. Il rapporto è il rendimento dell’assale.
Applicazioni simili
Tutte le applicazioni-
Powertrain Coppia su assale e semiasse Coppia di trazione misurata sull’albero di serie, con un collettore rotante o una telemetria per estrarre il segnale. -
Motore Misure sull’albero motore Coppia, flessione e deformazione sull’albero motore di serie, con motore in funzione, sul veicolo o sul banco dinamometrico. -
Elettrico Coppia sul powertrain elettrico Coppia a ogni stadio della catena di trazione elettrica, dagli alberi del riduttore alla ruota, per individuare le perdite di potenza.