Hallo Community
Ich habe vor für mein Kart einen Leistungsprüfstand zu bauen.
Das Grundgerüst steht soweit, aber nun tauchen Probleme auf die ich
trotz intensiver Google Suche nicht lösen kann.
Umgebungsbedingungen:
Es soll ein Rollenprüfstand werden.
Wie soll ich die Aufnahme am besten Realisieren ?
Induktiv am Zündkabel oder besser über einen Hallsensor an einem
Triggerrad?
Jetzt zum größten Problem das zwar nicht wirklich in dieses Forum passt
ich hoffe aber trotzdem hier auf Kompetente Hilfe zu treffen.
Wie Dimensioniere ich die Rollen?
Gemessen wird ja für einen Leistungsbereich von ca 18Ps bis 60 Ps.
Errechnet wird die Leistung über die beschleunigung der Rollen. Das
Problem ist nur das ich keine Formel für die Umrechnung von Drehzahl und
Massenträgheit zu Leistung/Drehmoment finde.
Könnt ihr mir helfen ?
mfg Jan
>Das Problem ist nur das ich keine Formel für die Umrechnung von Drehzahl und
Massenträgheit zu Leistung/Drehmoment finde.
18 bis 60 Roesser messen ohne Ahnung ... lass das besser sein. Das macht
wenig Sinn und ist zu gefaehrlich.
@ Hä-jetzt Noch
Ich bin mir schon genau bewusst, was ich da tue. Der von mir
konstruierte Prüfstand kann das Kart ohne Probleme bändigen wenn doch
mal etwas schiefgehen würde.
Direkt nachdem ich gefragt hatte habe ich auch den Artikel bei Wikipedia
gefunden. Da muss ich mich nochmal in Ruhe einlesen, aber ich denke,
dass es genau das ist was ich suche.
@ Thomas Drebert
Genau das suche ich nicht^^
Es gibt im Prinzip 2 verschiedene Methoden die Leistung ... eigentlich
misst man das Drehmoment zu erfassen.
Die erste ist, ein Objekt mit einer bekannten Trägheit zu beschleunigen.
Dieses Prinzip möchte ich benutzen.
Die zweite ist einen definierten Widerstand gegen die beschleunigung zu
erzeugen. Das lässt sich auf den Pronyscher Zaum zurückführen. Hierfür
wird heute in der Regel aber eine Wirbelstrombremse benutzt dessen
Regelung ich mir eigentlich ersparen wollte indem ich das einfachere
genauso genaue erste Prinzip benutze.
mfg Jan
Hallo,
vielleicht helfen die Folgen des Telekolleg Physik, da gibt es auch eine
Folge die sich mit Massenträgheit beschäftigt, weis jetzt aber nicht
genau welche. Mal bei Youtube suchen.
Und sag mal bescheid wenn du weißt wie es geht, würde mich mal
interessieren.
Schöne Grüße
Thomas
Eine bessere Wahl ist einen Elektromotor mit mehr als 60 Roessern zu
haben, den man dann als Generator betreibt. Der Vorteil dabei, die
Betriebsdauer ist nicht beschraenkt wie mit einem
Massentraegheitsmoement, aber technisch viel komplizieter.
Ich schreib einfach mal ein paar Zusammenhänge hin:
Ich gehe davon aus, du weißt, wie man das Drehmassenträgheitsmoment J
aus der Geometrie und Dichte deiner Rollen ausrechnet, deswegen gebe ich
mal die Formeln an, die dir zur Leistungsberechnung fehlen.
Die momentane mechanische Leistung P (in Watt) mit Drehmoment M (in Nm)
und Drehzahl omega (in 2*Pi*Umdrehungen/Sekunde):
Ein Drehmoment M (in Nm) verursacht an einem Drehmassenträgheitsmoment J
(in kg*m²) in der Zeit deltaT (in Sekunden) eine Drehzahländerung
delta_omega (in 2*Pi*Umdrehungen/Sekunde):
Die Vorgehensweise am Prüfstand ist folgendermaßen:
1. In kleinen Zeitschritten deltaT wird die Drehzahl gemessen und die
Differenz (delta_omega) zur vorherigen Drehzahlmessung gebildet.
2. Mit der zweiten Gleichung kann man mit dem bekannten
Drehmassenträgheitsmoment, der gemessenen Drehzahländerung und dem
gewählten Zeitschritt zur vorherigen Messung auf das mittlere Drehmoment
während dem gerade vergangenen Zeitschritt schließen.
3. Man bildet jetzt die mittlere Drehzahl vom aktuellen und dem
vorherigen Zeitschritt.
4. Mit dem zuvor berechneten mittleren Drehmoment und der gerade
berechneten mittleren Drehzahl wird nach Gleichung 1 die mittlere
Leistung während dem gerade vergangenen Zeitschritt berechnet.
Wiederholt man die Schritte 1 bis 4 regelmäßig und in schneller Abfolge
während dem Beschleunigungsvorgang, bekommt man tabellarisch die
Leistungswerte, wobei jeder zu einer bestimmten Drehzahl gehört.
Wichtig ist die Auswahl des Zeitschritts, ist er zu groß, bekommt man zu
wenig Leistungswerte um einen ordentlich (augenscheinlich) stetigen
Graphen daraus zeichnen zu können. Ist der Zeitschritt zu klein, sind
die Drehzahländerungen pro Zeitschritt irgendwann zu klein, so dass ein
Quantisierungsfehler entsteht.
Grüße,
Peter
Der Pronysche Zaum ist für Abstimmarbeiten ungeeignet, weil er sich viel
zu langsam (manuell) einstellen lässt. Ist er zu straff eingestellt und
dein Motor hat ein Momentenloch, wird er sofort abgewürgt. Wobei die
träge Rolle dem etwas entgegen wirkt.
Ein Generator mit elektronischer Last oder Drahtwiderstand ist auch
mechanisch einfacher zu bauen.
Und für 45kW (45 Tauchsieder) braucht man schon ein paar Eimer Wasser um
die Wärme aus der Bremse abzuführen.
oszi40 schrieb:> Es bleibt die Wirtschaftlichkeitsfrage. Ehe Jans Prüfstand fertig ist,> wäre er schon 100x zur Dekra um die Ecke gefahren...
Ich glaub nicht, dass der Dekra-Mann es gut findet, wenn man auf seinen
Prüfstand anfängt den Motor einzustellen.
Jan schrieb:> Induktiv am Zündkabel oder besser über einen Hallsensor an einem> Triggerrad?
Was meinst du? Motordrehzahl oder Trommeldrehzahl?
street dyno ... alles andere ist IMHO für das Gesamtfahrzeug nicht
realisierbar. "Nur" einen Motorprüfstand zu bauen ist mit einer
elektrischen Maschine vielleicht noch grade so machbar. Bei nem Kart
kann man ja auch relativ einfach mal eben den Motor ausbauen.
Danke für eure zahlreichen Antworten.
Anhand der Daten die ich in Wikipedia gefunden habe habe ich mal ein
paar Vordimensionierungsgleichungen aufgestellt und bemerkt, dass man
bei dieser Leistung doch größere Schwungmassen braucht als ich dachte.
Ich hoffe eigentlich das ich mich verrechnet habe deshalb kau ich das
hier einfach mal vor ^^.
Das Motordrehmoment errechne ich aus meiner maximalen Drehzahl 6500
1/min und der Leistung von 50 PS
36,77Kw sinds umgerechnet. Rechne mit 40 Kw
Daraus ergibt sich ein Drehmoment von 58,77 Nm.
Ich weiß das maximale Drehmoment liegt nicht bei Maximaldrehzahl an.
dw*J/dT=M
umgestellt.
J = M/(n*2PI/60*5)
Drehzahl kommt rein in 1/min die drehzahländerung soll von 3000 auf 3500
innerhalb von 5 sec stattfinden.
daraus ergibt sich
J = 60*5*58,77/(3500*2*PI)
J = 0,80173 kg m^2
Hieraus ergibt sich bei einem Vollzylinder
J = 1/2 m r^2
0,80173*2/0,15^2 = m
mehr als 30 cm Durchmesser sollte er nicht haben.
Daraus ergibt sich m = 71,265 kg
Das ist ja eine riesige Masse hab ich mich verrechnet.
mfg Jan
Du bekommst immer Durschnittswerte über irgendein Zeitintervall, also
auch über ein bestimmes Drehzahlband. Anders gesagt, du kannst keine
stationären Arbeitspunkte anfahren und dann messen.
Mach das mal mit nem 340 PS Auto beschleunige bis omega_max und
herauskommt, dass du 170 PS hast, du willst ja aber denk ich mal den
Spitzenwert in einem Betriebspunkt.
Jan schrieb:> mehr als 30 cm Durchmesser sollte er nicht haben.
Schonmal an die Krümmung gedacht??? Ok die Erde hat auch eine, aber eine
vieeeeeeeel geringere.
Auf die Fehlerrechnung bzw. die Angabe der Toleranz des Prüfstands bin
ich auf jedenfall einmal gespannt.
>... Auf die Fehlerrechnung bzw. die Angabe der Toleranz des Prüfstands bin
ich auf jedenfall einmal gespannt.
Na. Wie obendran. Immer wacker 5 Stellen angeben :-)
Dreht sich die Rolle denn wirklich mit der Motordrehzahl, oder ist da
noch ein Getriebe dazwischen?
40 kW; 6500 Upm: ergibt M = 59 Nm.
Ich dimensioniere also mal auf 60 Nm.
Geforderte Rampensteigung: 500 Upm in 5 Sekunden.
Wobei ich persönlich würde das viel schneller ablaufen lassen, es sollte
in Ordnung sein, den ganzen Drehzahlbereich vom Motor in 3 Sekunden
durchzufahren.
Aber ich rechne trotzdem mal mit den 100 Upm/Sekunde,
also delta omega = 100 / 60 x 2 x Pi ~= 10.
@Jan
hier gibts eine Software, die aus den Impulsen der Trommel Drehmoment,
Leistung usw berechnet.
Dort sieht man auch einen Prüfstand für Roller.
http://atom007.heimat.eu/tmt/gsf_dyno.html
Danke für deine Rechnung Peter
Die Differenz von unseren Berechnungen ergibt sich aber glaub ich nicht
aus einem Rechenfehler sondern aus der Zeit die wir zum hochdrehen
eingeplant haben.
Du planst mit dn = 100 RPM/sek, daraus ergibt sich für mein messbares
Drehzahlband eine Zeit von 35 sek für das hochdrehen. Das ist natürlich
zu lang. Gedreht wird von 3000 ( Kupplung voll eingekuppelt ) bis 6500 (
maximale Drehzahl).
Bei den von dir vorgeschlagenen 3 sek ( letzendlich wird es durch den
nicht konstanten Drehmomentwert länger dauern) ergibt sich also:
dw = 3500 *2 *PI/60
dw = 367 rad / sek
J = M *3 / rad
J = 60 NM *3 / 367
J = 0,49 kg m^2
Bei 15 cm Radius
m = 2J/r^2
m = 2 * 0,49 / 0,15^2
m = 43,55 kg
Ja so war es im Prinzip geplant.
Die Auswertung der Daten findet natürlich per µc und Pc statt.
Die 3 sec sind auch nur zur Vordimensionierung gedacht. Durch den nicht
konstanten Drehzahlbereich liegt sie natürlich höher.
Die Aufnahme der Umdrehungen findet über ein Triggerrad statt. Hier sind
auch mehr als 1 Signal pro Umdrehung möglich.
Eine längere Zeit oder eine Untersetzung würde die notwendige Masse
stark ansteigen lassen.
Selbst bei der vergleichweise geringen masse von 45 kg die sich immerhin
mit 6500 Umdrehungen dreht weiß ich nicht wie ich es herstellen soll.
Es muss immerhin sehr präzise gewuchtet sein sonst entstehen Unwuchten
von meheren hundert Kilogramm bei einer Unwucht > 5 g ( BEI 45 KG ).
mfg Jan
6500 U/min an der Rolle?
Ist den beim Kart die Motordrehzahl gleich der Rollendrehzahl?
r = 0,15m * 6500 U/min ==> 367km/h.
Ist das nicht zu hoch angesetzt für 60PS?
Hast Recht,
war schlecht geschrieben.
0,3m * 3,14 = 0,942m/Umdrehung
0,942m/U * 6500 U/min = 6123 m/min --> 367,38km/h
Andere Sache:
bei 6500U/min dauert eine Umdrehung doch nur 9,3ms.
Ich denke EIN Sensor an der Rolle müsste doch dann reichen
(Mit einem induktiver Näherungs-Sensor habe ich Motordrehzahlen von
11000U/min gemessen, funktioniert).
Hallo Knut L.
Die Rolle wird ja nicht vom Kartreifen angetrieben. Das Kart fährt
natürlich nicht so schnell.
Bei dieser Variante wird der Motor über eine Kette eine Achse mit dem
angeflanschten Gewicht. Die Umfangsgeschwindigkeit ist daher
zweitrangig.
Obwohl die hohe Umdrehungszahl natürlich ein sehr großes Problem
darstellt.
Aber wenn ich die Motordrehzahl unteretze brauche ich riesige Gewichte
um die notwendige Trägheit zu erreichen.
Das Problem ist die Änderung der Drehzahl pro Umdrehung um eine genaue
Messung zu ermöglichen wären mehr Signale pro Umdrehung möglich.
Du sagst du hast schonmal bis 11000 rpm gemessen ?
Gab es eine Untersetzung der Motordrehzahl bis zur Rolle ?
Welche Leistung wurde gemessen?
Woher hast du die Rolle ? ( wie groß und wie schwer ist sie ?)
mfg Jan
Jan schrieb:> Die Rolle wird ja nicht vom Kartreifen angetrieben. Das Kart fährt> natürlich nicht so schnell.
Ah, jetzt habe ich die Anordnung verstanden.
Jan schrieb:> Du sagst du hast schonmal bis 11000 rpm gemessen ?
Die Messung erfolgte nicht an der Rolle sondern an der Kurbelwelle,
mit einem 12-1 Triggerwheel, als Drehzahl und Motorwinkelgeber.
@Jan:
Du hast geschrieben:
>Drehzahl kommt rein in 1/min die drehzahländerung soll von 3000 auf 3500>innerhalb von 5 sec stattfinden.
Das hab ich als Annahme für den geforderten Drehzahlanstieg verwendet.
Das sind 100 Upm/Sekunde.
Wie funktioniert das denn eigentlich mit dem Hochbeschleunigen von 0 auf
3000 Upm, also den Bereich, in dem die Kupplung nicht geschlossen ist?
Die Drehzahldifferenz kann man doch über so eine lange Zeit nicht in der
Kupplung verheizen.
Und wie wird die Anordnung wieder abgebremst?
Wäre es nicht einfacher, das Kart während einer Referenzfahrt zu prüfen?
Also das gleiche Prinzip, nur dass die Energie nicht in einer
Rotationsmasse, sondern im fahrenden Kart gespeichert wird. Auch hier
könnte man die Drehzahländerung zur Leistungsberechnung nutzen.
Natürlich wird das wegen diverser Störgrößen (Luftwiderstand, Reibung im
Reifen...) nicht so genau.
Grüße,
Peter
Peter Diener schrieb:> Du hast geschrieben:>>Drehzahl kommt rein in 1/min die drehzahländerung soll von 3000 auf 3500>>innerhalb von 5 sec stattfinden.>> Das hab ich als Annahme für den geforderten Drehzahlanstieg verwendet.> Das sind 100 Upm/Sekunde.
Ich bin jetzt etwas faul das alles wieder durchzulesen aber gemeint ist
eine Drehzahländerung von 3000 auf 6500 1/min UM 3500 1/min
> Wie funktioniert das denn eigentlich mit dem Hochbeschleunigen von 0 auf> 3000 Upm, also den Bereich, in dem die Kupplung nicht geschlossen ist?> Die Drehzahldifferenz kann man doch über so eine lange Zeit nicht in der> Kupplung verheizen.> Und wie wird die Anordnung wieder abgebremst?
Es wird über eine normale Bremse für das Kart gebremst.
> Wäre es nicht einfacher, das Kart während einer Referenzfahrt zu prüfen?> Also das gleiche Prinzip, nur dass die Energie nicht in einer> Rotationsmasse, sondern im fahrenden Kart gespeichert wird. Auch hier> könnte man die Drehzahländerung zur Leistungsberechnung nutzen.> Natürlich wird das wegen diverser Störgrößen (Luftwiderstand, Reibung im> Reifen...) nicht so genau.
Du hast schon recht das würde gehen, aber ich werde die kleinen
Änderungen ( Bedüsung usw. ) nicht feststellen können wenn ich keinen
richtigen Leistungsprüfstand haben.
mfg Jan
Hallo Jan,
der Weg den Du gehen willst ist der richtige!
Um grundlegende Abstimmungen zu testen ist ein Prüfstand der die
Beschleunigung misst der richtige, im Rennen wird auch beschleunigt!
Ich würde mich gern an diesem Projekt beteiligen, da ich selbst auch
einen Rollenprüfstand bauen möchte.
Bezüglich der Datenauswertung habe ich an Excel gedacht.
Was hälst Du davon?
Bist Du mit dem Projekt schon weiter gekommen?
MfG Rico
Hallo,
ich habe vor einigen Jahren auch angefangen einen Rollenprüfstand f.
Motorräder (~ 40kw) zu bauen. Allerdings messe ich das tatsächliche
Drehmoment über eine gebremste Rolle. Zu Testzwecken habe ich als Bremse
eine alte Motorrad-Scheibenbremse verbaut, sollte hoffentlich vorerst
ausreichen...
Übr einen an der Bremse angebrachten Hebel, wird das Drehmoment an einer
DMS-Kraftmessdose gemessen. Die Kraftmessdose liefert ein Signal von
0-20mV (oder über vorh. Verstärker 0-5V).
Soweit ist seit Jahren auch schon alles aufgebaut, bei mir scheiterte es
letztendlich an der Elektronik (bin eher Metaller als Elektroniker).
Bräuchte nun nur noch ne Lösung um das Signal der Kraftmessdose sowie
ein Drehzahlsignal von der Rolle (Lichtschranke?) und die Motordrehzahl
(induktiv am Zündkabel?) am PC einzulesen. Die Auswertung der
eingelesenen Daten (csv, text...) würde ich dann via Excel realisieren.
Nachdem ich durch Zufall diesen Beitrag hier gelesen habe, kommt wieder
etwas Hoffnung auf, "mein Projekt" vielleicht doch noch hinzukriegen.
Also, falls mir hier jemand "unterstützend unter die Arme greifen
möchte", würd mich riesig freuen.
Sollte es etwas mehr Aufwand werden, findet sich sicherlich auch eine
Möglichkeit wie ich "entgegen kommen kann"...
Habe vor Jahren auch schon einiges an Infos (Selbstbau-Drehzahlmeser m.
induktiver Abnahme...) zusammengetragen, wie gesagt, scheiterte es dann
an meine Elektronikkenntnissen.
Der Prüfstand muss, wie beim Ursprungsposter auch, keine absolut
korrekten Leistungswerte messen. Mir ist es wichtiger
Vergleichsmessungen an ein u. demselben Motorrad nach div.
Veränderungen/Einstellungen zu ermöglichen.
Lange her, dass ich hier mal reingeschaut habe.
Zuerst einmal sei gesagt, dass das Projekt im Moment auf Eis liegt.
Die Software wäre zwar mit nur wenigen Änderungen soweit( Drehzahlsignal
kommt von meinem Steuergerät). Aber ich kann die angetriebene Rolle
nicht in der notwendigen Qualität herstellen bzw. besorgen.
An die Variante mit der Bremse hatte ich auch schon gedacht. Aber wie
lange soll sie denn halten ?
Kennt jemand eine Möglichkeit günstig an eine Wirbelstrombremse zu
kommen die in diesem Drehmomentbereich misst ?
mfg Jan
Hallo Jan,
auch diesbezüglich (Wirbelstrombremse) hab ich mich vor Jahren schon
informiert u. div. Infos zusammengetragen...
kannst mir mal deine Mail-Adresse mitteilen?
Einfach an: xxx@gmx.de
dass xxx ersetzt du durch "behalteteurewerbung"
