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Sistema dinamometrico adattabile destinato a sostituire i banchi di prova autocostruiti

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Un'azienda britannica si è impegnata a reimpostare gli standard di precisione per i dinamometri, in vista della crescente domanda guidata dall'interesse mondiale per migliorare l'efficienza e le prestazioni dei motori

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La sua tecnologia si basa su una nuova tecnologia di misurazione della coppia, anch'essa di origine britannica.

RTEC Engineering Ltd è una società di servizi di ingegneria a contratto con sede vicino a Mansfield nel Nottinghamshire, specializzata in metrologia. Il suo amministratore delegato, Rob Langton, ingegnere metrologo con oltre 20 anni di esperienza, spiega

"La nostra sottodivisione, RTEC Powertrain, sta lavorando a una serie di progetti con partner B2B con particolare attenzione alle soluzioni metrologiche per l'industria automobilistica, compresa la calibrazione e la diagnostica dell'ECM (modulo di controllo del motore)"

"Un paio di anni fa mi sono trovato a richiedere un profilo dettagliato delle prestazioni di un particolare motore, ma non riuscivo a trovare un dinamometro che fosse sufficientemente preciso e affidabile all'interno di un budget di capitale limitato. Con una ricca esperienza ingegneristica in varie discipline, mi sono semplicemente messo a progettare e produrre il mio. Con l'obiettivo di replicare la precisione e l'affidabilità di un sistema OEM o di laboratorio, a un prezzo di mercato più adatto alle piccole e medie imprese"

Langton voleva migliorare l'uso delle celle di carico e dei sensori RPM che si trovano comunemente nei dinamometri tradizionali, introducendo una tecnologia più avanzata. Una ricerca nella letteratura specializzata lo ha introdotto alla Sensor Technology di Banbury e al suo trasduttore TorqSense senza contatto.

Gli ingegneri della Sensor Technology valutarono la richiesta di Langton e raccomandarono la serie SGR510/520 TorqSense. Questo utilizza un ponte estensimetrico completo di quattro elementi, formato da quattro estensimetri incollati sull'albero motore del motore in prova in una formazione quadrata posta a 45 gradi rispetto all'asse di rotazione. Quando l'albero gira, due estensimetri sono tesi in tensione e due vanno in compressione.

Un microcontrollore ultra-miniaturizzato montato sul rotore, alimentato da una bobina induttiva senza contatto piuttosto che da un cavo, misura la differenza dei valori di deformazione in ogni calibro e li trasmette digitalmente allo statore, attraverso una seconda bobina ad alta frequenza. Il trasduttore confronta quindi i quattro segnali e calcola una misura di coppia ad alta precisione

"Le bobine induttive significano che TorqSense non richiede fili con connessioni ad anello all'albero, dando così la facilità d'uso che desideriamo", dice Langton. "Fondamentalmente per il nostro lavoro, la sua capacità di overrange del 250% ha permesso di misurare e registrare accuratamente i picchi improvvisi di carico. È quasi immune al rumore e alla corruzione del segnale associata alle configurazioni ad anello scorrevole, mentre la sua frequenza di campionamento di 4000/sec soddisfa i nostri requisiti di risoluzione"

Con l'aiuto di Sensor Technology, RTEC ebbe presto la soluzione ideale per produrre un dinamometro ad alte prestazioni che soddisfaceva il loro progetto. Langton ha iniziato a chiedersi se anche altre aziende potessero beneficiare di un banco prova così sensibile, e così ha condotto alcune ricerche per valutare il mercato

Mentre gli elementi di un dinamometro come la cella di carico possono essere calibrati da un laboratorio accreditato UKAS (il Servizio di Accreditamento del Regno Unito) o simile, al di fuori delle grandi organizzazioni come gli OEM e le squadre da corsa competitive la calibrazione non è generalmente obbligatoria

RTEC ha visto questa lacuna nel mercato e sta lavorando ad una soluzione basata su un design scalabile e modulare del dinamometro, con TorqSense al suo centro. Uno dei vantaggi significativi di TorqSense è che viene calibrato dalla fabbrica secondo gli standard NPL (National Physics Laboratory) e come unità autonoma. Questo, in combinazione con l'intento del design plug-and-play, significa che può essere facilmente sostituito quando la calibrazione è dovuta, il che limita i tempi morti

I progetti futuri previsti includono la progettazione e la produzione di banchi di prova su misura che sono personalizzati in base ai requisiti esatti degli utenti, insieme al retrofit di TorqSense nei dinamometri esistenti e nei banchi di prova per gli azionamenti degli strumenti di precisione per i treni di potenza dei veicoli pesanti.