Виміряйте потужність підвісного двигуна
ВИМІРТЕ ПОТУЖНІСТЬ ПІДВЕСНОГО МОТОРА: на стенді або мулінеткою
Яку потужність став розвивати двигун після перебирання чи ремонту, модернізації чи форсування? Яка втрата потужності, спричинена зносом?
На ці та багато подібних питань найбільш точну відповідь дають лише випробування, в процесі яких може бути отримана зовнішня швидкісна характеристика (рис. 1), - залежність потужності, що розвивається двигуном, від числа оборотів при максимальному відкритті дросельної заслінки.
Безпосередньо потужність двигуна не може бути виміряна, і визначається непрямим шляхом - за допомогою виміру крутного моменту та числа обертів колінчастого валу з наступним розрахунком за відомою формулою:
| Ne= | Mкр * nкв 716.2 | л.с., |
Крутний момент вимірюють на спеціальних гальмівних стендах. (Його можна встановити для колективного користування на будь-якій човновій стоянці.) Основна і найскладніша його частина - власне гальмо з ваговим механізмом, за допомогою якого можна вимірювати і регулювати навантаження, що задається двигуну (гальмівний момент).
Існує багато типів механічних, гідравлічних та електричних гальм, але найпростіше і доступніше для самостійного виготовлення - колодкове (механо-фрикційне) гальмо. Випробувальний стенд з таким гальмом складається (рис. 2) з жорсткої сталевої (наприклад, звареної з куточка) рами з "транцевою" дошкою для навішування мотора, щитка для закріплення тахометра та силовимірника (динамометра), гальмівного барабана та колодкового гальма.
Колодкове гальмо (мал. 3) складається з чавунного гальмівного барабана, насадженого на гребний вал двигуна замість гвинта, нижньоїколодки гальма, жорстко пов'язаної з важелем, і верхньої - вільно обертається на пальці. Гвинтом, який змінює силу натягу колодок, регулюється гальмівний момент. Важель приєднаний до силовимірювального пристрою - динамометра. Для гасіння коливань важеля в площині обертання гальмівного барабана до цього кінця важеля в горизонтальній площині приварена сталева пластина.
Перед виміром потужності стенд встановлюється в резервуар з водою або прямо на дно водоймища так, щоб забезпечувалося нормальне заглиблення "ноги" двигуна. Можна замість рами зварити прямокутний бак і заповнювати його водою до потрібного рівня.
Мотор запускають із увімкненим ходом "вперед" при повністю відпущених колодках гальма. Спостерігаючи за тахометром, поступово збільшують обороти і так само поступово затягують колодки, домагаючись, щоб двигун розвинув максимальну паспортну кількість оборотів при повністю відкритому дроселі (положення ручки "повний газ"). Цей момент – початок вимірів. Проводиться перший запис: показання тахометра об/хв і показання динамометра в кг. Потім колодки знову підтягуються так, щоб обертів двигуна знизилися на 200-300 об/хв, після чого знову записуються показання приладів. Так ступенями (ручка газу весь час у положенні "повний газ") через приблизно рівні інтервали знижується кількість обертів, і на кожному щаблі робиться запис показань тахометра та динамометра. Гальмувати двигун достатньо до 3000-3500 об/хв. Після цього проводиться таке ж східчасте відпускання колодок із записом показань приладів та випробування закінчується, коли обороти двигуна знову досягнуть свого номінального значення.
Крутний момент (а він дорівнює по абсолютній величині гальмівному) обчислюється за формулою: Mкр = P * l кгм, де Р -показання динамометра, кгс; l - плече гальмівного важеля, виміряне в метрах від осі валу гребного до точки кріплення до важеля тяги динамометра.
Обчислюючи потужність, необхідно враховувати передатне відношення редуктора, оскільки кількість обертів вимірювалося біля колінчастого валу, а гальмівний момент на валу гребному.
| Ne= | Mкр * нкв * iр 716.2 | л.с., |
| N | = | N Nmax | =φ | ( | n ne | ) |
Для цього необхідно спочатку визначити обороти мулінетки з урахуванням передатного відношення редуктора ip, тобто nм = n * ip об / хв і за гальмівною характеристикою (рис. 5) знайти гальмівну потужність N. Поділом паспортної потужності на число циліндрів знаходимо циліндрову потужність Nц і с допомогою графіка 7 визначаємо максимальні обороти n
| N | = | N Nmax |
Послідовно приймаючи значення менше одиниці (наприклад, 0.95; 0.9; 0.85; тощо), за допомогою графіка 6 визначаємоІнші точки зовнішньої характеристики.
Слід сказати, що за рівних умов точність цього методу дещо нижча, ніж при випробуваннях на стенді. Похибка його визначається, з одного боку, похибкою графіків (яка вже залежить від експериментатора), і з іншого - похибкою виміру числа оборотів під час випробувань.
Щоб загальна відносна похибка кінцевого результату щодо Nmax не перевищила 2-2.5%, необхідно вимірювати кількість обертів не грубіше, ніж ±15 об/хв. До такої точності можна наблизитися, використавши визначення оборотів секундомір і лічильник імпульсів, з допомогою яких можна визначити кількість оборотів колінчастого валу за якийсь проміжок часу (щонайменше 25-30 секунд) і потім підрахувати середнє значення оборотів за хвилину.
При роботі з мулінеткою двигун повинен бути заглиблений так, щоб повністю виключалася можливість прососу до неї повітря; а також забезпечена робота в умовах "безмежної рідини", тобто експеримент повинен проводитися на глибокій воді та відсутність стінок.
Мулінетку можна використовувати для порівняльної оцінки кількох однотипних моторів: найбільшу потужність має той мотор, який з тією ж мулінеткою розвиває найбільше оборотів.
Графіки рис. 5 і 6 можуть бути використані і самостійно, коли з будь-яких причин відсутня "фірмова" швидкісна характеристика. В цьому випадку з їх допомогою за паспортними даними мотора Nном і nном може бути побудована характеристика, яка є деякою середньою характеристикою двигунів даної марки.
ВИМІРТЕ ПОТУЖНІСТЬ ПІДВЕСНОГО МОТОРА: мулінеткою зі змінною характеристикою
Вимірювання потужності підвісного мотора за допомогою мулінетки, безумовно простий і доступний. ОднакМулінетка дає можливість зняти лише одну точку на зовнішній характеристиці двигуна. По ній, щоправда, можна розрахувати інші точки зовнішньої характеристики, але, мій погляд, такий метод занадто приблизний. Щоб отримати зовнішню характеристику мотора в діапазоні оборотів, що цікавить, необхідно мати ряд відповідно підібраних і відтарованих мулінеток. Прості конструкції мулінеток зовсім не придатні для цих цілей. Малопридатні ці мулінетки і для вимірювання потужності на двигунах різного рівня потужності. Крім того, метод побудови зовнішньої характеристики двигуна по точці, отриманої одним виміром, і з використанням деякої "стандартної" характеристики двигуна придатний лише однотипних двигунів, що мають відхилення один від одного тільки технологічного порядку. При переході від одного типу двигуна до іншого або при форсуванні двигуна, коли вид зовнішньої характеристики може суттєво змінюватися, цей метод виявляється непридатним.
Особливо це відноситься до спеціальних гоночних двигунів з налаштованими всмоктуючим і вихлопним трактами і мають чинність цього зовнішню характеристику з яскраво вираженим піком в області максимальних оборотів.
Ось уже більше десяти років я використовую навантажувальний пристрій, що дозволяє вимірювати потужність будь-якого підвісного двигуна, включаючи гоночні. Навантажувальний пристрій являє собою циліндричну маточину (рис. 1) із загвинченими в неї знімними стрижнями, тобто му-лінетку зі змінною гальмівною характеристикою.
Підбираючи комбінації стрижнів різної довжини, можна навантажувати двигун у дуже широкому діапазоні обертів. Навантажувальну потужність для однієї пари стрижнів можна визначити розрахунком - вона пропорційна кубу оборотів, діаметру самого стрижня та четвертійступеня діаметра мулінетки - кола, омітається кінцями стрижнів: N=0.3n 3 * D 4 * d * 10 -4 л.с., де п - обороти гребного валу, об / с; D - діаметр мулінетки, м; d - діаметр стрижня, мм.
При установці двох, трьох і більше пар стрижнів потужність, що поглинається мулінеткою, визначається як сума потужностей, що поглинаються кожною парою, збільшена приблизно на 10%, що враховує збільшення моменту, що крутить, при близькому розташуванні кожної пари стрижнів один від одного, тобто: N=0.33 n 3 (D1 4 * d1 + D2 4 * d2 + D3 4 * d3 + .) * 10 -4 л.с.
При проведенні вимірів зручніше, якщо стрижні виготовлені із прутка одного діаметра, наприклад, 10 мм. Для таких стрижнів потужність однієї пари, що поглинається, в залежності від числа оборотів може бути визначена за графіком (рис. 2). Для двигунів потужністю до 10-12 л. с. ("Москва", "Вітерець") достатньо двох пар стрижнів, для більш потужних - чотирьох.
Для запобігання вібрації мулінетки слід ретельно стежити, щоб і сама пара стрижнів і кінці, що виступають, після загвинчування їх у маточину були однаковою довжини, а стрижні довжиною більше 100 мм бажано виготовити з легкого сплаву (Д16Т або АМГ). Після загвинчування в маточину стрижні повинні бути попарно законтрені дротом.
Вимірювання потужності слід починати. з установки в маточину максимальної кількості пар стрижнів найбільшої довжини. Здійснивши замір числа оборотів колінчастого валу, які розвине двигун при оптимальному регулюванні, слід при кожному наступному вимірі зменшувати кількість пар стрижнів або встановлювати стрижні меншої довжини аж до досягнення оборотів, що перевищують номінальні на 10-15%. Таким чином виконується 5-6, а краще за 8-10 вимірів і будується зовнішня характеристика. При вимірах у кожній точці необхідно добиватисямаксимальних обертів регулюванням випередження запалення та карбюратора.
При розрахунках слід пам'ятати, що графіки і формули відносяться до оборотів гребного валу, тобто виміри чисел оборотів повинні бути перераховані з урахуванням передатного відношення редуктора мотора.