Forfatter Emne: Opbygning af svinghjul til dynamometer  (Læst 5252 gange)

Futterama

  • Gæst
Opbygning af svinghjul til dynamometer
« Dato: December 14, 2012, 18:34:32 »
Hej forum,

Jeg blev henvist hertil fra lav-det-selv.dk fordi jeg stillede nogle tekniske spørgsmål der, tråden kan ses her:
http://www.lav-det-selv.dk/Forum/aft/172978

Kort fortalt ønsker jeg at lave et dynamometer til en 26ccm modelbil benzinmotor. Jeg har fået nogle idéer og foretaget nogle beregninger og her er mine idéer:

Et svinghjul af stål (jeg kan vist få fat i noget 34CrNiMo6) fremstilles af en 30mm tyk stålplade. Stålpladen planfræses og der udbores et hul til en aksel. Stålpladen monteres på et rundbord hvor der er lavet en morsekonus der i den ene ende passer i rundbordet og i den anden ende passer den i det udborede hul - så er hullet til akslen centreret på rundbordet. Herefter drejes rundbordet så pladen fræses cirkulær i kanten. Pladen skulle gerne ende med at blive Ø340mm og vejer derved omkring 21,5kg.

1. Hvor meget ubalance kan man mon forvente i sådan en opsætning? Jeg har en lille fræser og lille drejebænk og kan ikke dreje skiven i drejebænken.

2. Motoren kan komme op omkring de 20.000 rpm så jeg forventer at lave en 41:1 gearing så svinghjulet kommer ned på omkring 500 rpm. Skal der ikke ret meget ubalance til for at udgøre et problem ved denne hastighed?

3. Hvor tyk en aksel bør jeg bruge? Jeg regner med at bruge hærdet stålaksel, jeg kender ikke lige betegnelsen, men de har noget hos det lokale industrilager. Der skal et kugleleje på hver side af svinghjulet og svinghjulet holdes fast på akslen af en "medbringer". Der vil nok blive ca. 70mm mellem kuglelejerne.

Det er ovenstående spørgsmål jeg søger svar til, jeg har selvfølgelig tænkt i at bure svinghjulet inde pga. sikkerhed osv. Gearingen er der også godt styr på.

Jeg håber på nogle saglige indlæg fra folk med mere erfaring indenfor metalindustri end jeg selv (jeg er uddannet IT-mand).

Mvh
Martin

Max

  • Hero Member
  • *****
  • Indlæg: 573
    • Sandcastle
Sv: Opbygning af svinghjul til dynamometer
« Svar #1 Dato: December 14, 2012, 19:23:13 »
Du laver først svinghjulet, så afbalancere du det ved at bore materiale væk.

Afbalanceringen laver du ved at putte en aksel i og ligge den på to store knivsægge, fra en knækaf kniv, som du har anbragt så de er vandrette. Så skal befinde sig i ro uanset hvordan du drejer det når det er i balance.

Futterama

  • Gæst
Sv: Opbygning af svinghjul til dynamometer
« Svar #2 Dato: December 14, 2012, 19:36:20 »
Hej Max, tak for dit indlæg.

Det du taler om er statisk afbalancering. Hvad med dynamisk afbalancering? Jeg arbejder meget med elektronik som hobby og har et par accelerometer IC'er liggende som jeg kunne bruge til at måle vibrationer fra lejerne mens hjulet er i bevægelse. Jeg kan godt regne ud hvordan man finder ud af hvorhenne i omkredsen på svinghjulet det er tungere men jeg ved ikke hvordan man finder ud af om det er tungere yderst på hjulet eller måske midt på (midt på radius).

Men igen, jeg aner ikke hvor meget materialets vægt kan variere i sådan en stålplade, det er derfor jeg spørger herinde.

jens

  • Hero Member
  • *****
  • Indlæg: 2615
Sv: Opbygning af svinghjul til dynamometer
« Svar #3 Dato: December 14, 2012, 20:10:40 »
Ja en dynamisk afbalangsering er at foretrække, men en stålplade af god kvalitet, som er forarbejdet på alle flader, vil ikke være ret meget i ubalance, hvis den løber lige.
Men slår den lidt, vil en dynamisk afbalangsering være det bedste, der er jo en stor gyro efekt i sådan en ø340mm stålskive der snurre med 500 o/m


En statisk afbalangsering, er bedre end ingen afbalangsering, og sikkert tilstrækkeligt.
Du kan bruge nogle små magneter, for at finde ud af hvor meget vægt der skal til.
(under den statiske afbalangsering)
Husk altid at skille tingene ad.

Palle

  • Gæst
Sv: Opbygning af svinghjul til dynamometer
« Svar #4 Dato: December 14, 2012, 20:32:38 »
500 rpm er altså ikke ret meget. Og du kan sagtens bruge ganske almindeligt gummijern, endda støbejern.
Men hvorfor den gearing? 41:1?

Futterama

  • Gæst
Sv: Opbygning af svinghjul til dynamometer
« Svar #5 Dato: December 14, 2012, 21:02:23 »
jens, den med magneterne var en rigtig god ide.

Palle, den lokale værktøjsmager er meget hjælpsom med at finde materialer og vil ikke engang have betaling for de stumper jeg slæber afsted med. Men hvis de skal andet end lige save et stykke ud til mig, så begynder det at koste penge.

Gearingen er valgt på denne baggrund:

Når min benzinmotor er monteret i modelbilen, accelererer den bilen fra stilstand til fuld hastighed (ca. 80km/t og 19.000 rpm) på omkring 4 sekunder. Der hvor jeg har læst om inerti dynamometre, beskrev de hvordan belastningen burde være nogenlunde den samme som når motoren bliver brugt på normal vis. Jeg er mest interesseret i at måle afvigelser i ydelsen, f.eks. ved at skifte udstødningen (det er 2-takter, så udstødningen har jo meget indflydelse på max ydelse og momentkurve) derfor er det nok også en god idé at motoren er belastet på samme måde som når den sidder i bilen så mine ændringer på testbænken giver samme resultat i bilen.
Min motor er købt hos en motorbygger i USA og hans dynotest viser et max moment på 2,52Nm. Men lidt hjælp fra dette tal og min viden om motorens acceleration i bilen, har jeg beregnet mig frem til at hvis svinghjulet har en inerti på omkring 0,006kg/m2, så vil motoren kunne accelerere svinghjulet til max hastighed på ca. 4 sekunder uden gearing. Eftersom jeg anser det som en anelse farligt at accelerere et svinghjul på adskillige kg op i denne hastighed (op til 20.000 rpm), specielt når jeg ikke har så ultra nøjagtige maskiner til fremstillingen, vælger jeg at geare ned og tilsvarende øge inertien på svinghjulet.

Motoren er monteret med en slyngkobling. Dynamometeret skal så have en koblingsklokke fra en modelbil som koblingen kan gribe fat i. Denne er monteret med en Ø10mm aksel som er forberedt til at montere et ståltandhjul i modul 1,5. Det mindste tandhjul jeg kunne finde hos hobbypusheren er på 14T. Det største tandhjul jeg kan finde til modelbilerne er 57T. For ikke at have for mange geartrin har jeg kigget hos Mobra.biz hvor jeg før har købt lidt tandhjul. De har nogle 90T modul 1,5 azetal tandhjul som jeg kunne bruge. Med 2 trin (2 små og 2 store tandhjul) giver det så en gearing på 41,33:1.

Grunden til den høje gearing er netop at jeg gerne vil have omløbshastigheden på svinghjulet sænket til et lavt niveau hvor evt. unøjagtig afbalancering ikke er katastrofal.

Det største uafklarede spørgsmål er for mig lige nu hvor tyk en aksel skal jeg bruge. Der er blevet foreslået Ø25-30mm. Akseltykkelsen påvirker også valget af kuglelejer og deres bæreevne. Med en Ø30mm aksel vil jeg kunne bruge 6006 lejer (30x55x13). Det passer så også lige heldigt nok med hullet i tandhjulet fra Mobra.

Palle

  • Gæst
Sv: Opbygning af svinghjul til dynamometer
« Svar #6 Dato: December 14, 2012, 21:44:39 »
Ok, det forklarer lidt.
Der har igennem tiden været lavet masser af encylindrede (og V-2) mcer med krumtappe, der var samlet af to svinghjul noget mindre end dit projekt.
De snurrede ofte mere end 6000rpm uden problemer. Akslerne var som regel omkring Ø20.
Speedwaymotorer har nok haft Ø25 og noget bedre materiale, men de render også 10-12000rpm.
Men du kan sagtens bruge gummijern. Skibskrumtappe er lavet af det, og render gerne 100-200rpm, men de er også på størrelse med et hus.
Hvis du bearbejder skiven overalt, burde det ikke være nødvendigt at balancere den.

Futterama

  • Gæst
Sv: Opbygning af svinghjul til dynamometer
« Svar #7 Dato: December 15, 2012, 12:15:25 »
Hej Palle,

Tak for dine betragtninger.

Jeg er ikke bekendt med betegnelsen "gummijern", hvad dækker det over?

Jeg har lige kigget på de tandhjul fra Mobra igen, jeg har læst forkert, hullet er Ø14mm, det er "kransen" omkring hullet der er Ø30mm:
http://mobra.biz/sw/frontend/detail.asp?parent=151433&typeid=15&id=45515&layout=0&shopgroup=0

For ovenstående tandhjul er der opgivet en værdi i Ncm som jeg ikke helt er klar over hvad dækker. Det må vel være noget med max belastning/moment på tandhjulet. Jeg tænker på at hvis benzinmotorens eget moment er på 2,5Nm, så svarer det til 250Ncm. Hvis det første gear reducerer omdrejningerne med 6,4 gange (90T/14T) så må momentet vel også stige tilsvarende 6,4 gange og bliver til 1600Ncm. Det kan tandhjulet ikke holde til! Eller tager jeg helt fejl?

Palle

  • Gæst
Sv: Opbygning af svinghjul til dynamometer
« Svar #8 Dato: December 15, 2012, 12:57:03 »
Gummijern betyder bare et eller andet stål uden kvalitetsbetegnelse eller f.eks St37.
Den klump du nævner, kan godt koste 3-4000 kr. ude i virkeligheden.
Er du helt sikker på, at du har regnet rigtigt med størrelsen.
Hvis det kommer fra US mål, så skal du tænke på at moment derovre op gives i foot/lbs, eller lignende enheder.
Noget helt andet er, at der vistnok er noget med at svinghjulsmasse stiger med en eller anden faktor af rpm. (kvadratet?).

Futterama

  • Gæst
Sv: Opbygning af svinghjul til dynamometer
« Svar #9 Dato: December 15, 2012, 21:02:36 »
Hej Palle,

Jeg er rimelig sikker på at jeg har regnet rigtigt med størrelsen, jeg har brugt de formler jeg kunne finde på nettet og den samme formel for beregningen af inerti går igen flere steder. Men jeg vil da gerne indrømme at jeg godt kunne bruge en der har forstand på den slags her til at gennemgå mine beregninger da de er stykket sammen fra flere forskellige kilder.