Hamownia motocyklowa? Rodzaje hamowni i zasada pomiaru inercyjnego

Po co właściwie używa się hamowni?

Jazda próbna pozwala ocenić, czy motocykl przyspiesza prawidłowo, ale trudno na jej podstawie określić, co dokładnie zmieniło się po remoncie silnika, regulacji gaźnika, zmianie zapłonu albo modyfikacji układu wydechowego. Wpływ na odczucia kierowcy mają również pogoda, nawierzchnia, wiatr, masa motocykla i sposób prowadzenia.

Hamownia umożliwia wykonanie pomiaru w kontrolowanych warunkach. Jej najważniejszą zaletą nie jest samo podanie maksymalnej liczby koni mechanicznych, lecz możliwość porównania przebiegu momentu obrotowego i mocy przed naprawą, po naprawie albo po kolejnej zmianie ustawień.

Dobrze wykonany pomiar może pomóc między innymi w:

1. ocenie stanu silnika po remoncie,
2. porównaniu różnych ustawień gaźnika lub zapłonu,
3. sprawdzeniu wpływu układu dolotowego i wydechowego,
4. wykrywaniu poślizgu sprzęgła,
5. ocenie strat w układzie przeniesienia napędu,
6. kontroli powtarzalności kolejnych modyfikacji.

Moment obrotowy i moc — co mierzy hamownia?

Na wale silnika występuje moment obrotowy. Mówiąc prościej, określa on zdolność silnika do obracania wałem pod obciążeniem. Moc opisuje natomiast, jak szybko silnik może wykonywać pracę.

Moc jest powiązana z momentem obrotowym i prędkością obrotową. Dlatego do sporządzenia charakterystyki silnika trzeba znać co najmniej moment oraz obroty.

W wielu hamowniach nie mierzy się mocy bezpośrednio. Mierzony jest moment hamujący albo zmiana prędkości obracającej się masy, a następnie program oblicza moc i przedstawia wynik w postaci wykresu.

Podstawowe rodzaje hamowni

Hamownie można podzielić według sposobu zamontowania badanego silnika lub pojazdu oraz według sposobu wytwarzania obciążenia.



Hamownia stanowiskowa może zapewnić bardzo dokładny pomiar samego silnika, ale wymaga jego wymontowania i przygotowania kompletnego stanowiska. Hamownia podwoziowa jest wygodniejsza w warsztacie, ponieważ bada motocykl lub samochód jako całość — razem ze skrzynią biegów, sprzęgłem, przekładnią końcową i kołem.

Sposoby obciążania silnika

Hamownie wodne i elektrowirowe pozwalają utrzymać silnik przy określonych obrotach i obciążeniu. Jest to szczególnie przydatne podczas strojenia układu wtryskowego albo długotrwałych prób obciążeniowych.

Hamownia inercyjna działa inaczej. Nie zatrzymuje silnika za pomocą regulowanego hamulca. Obciążeniem jest bezwładność ciężkiej rolki.

Jak działa hamownia inercyjna?

Tylne koło motocykla opiera się na stalowej rolce. Podczas pomiaru silnik rozpędza koło motocykla, a ono rozpędza rolkę hamowni.

Rolka ma znaną masę, wymiary i moment bezwładności. Czujnik bardzo dokładnie mierzy jej prędkość obrotową oraz czas pomiędzy kolejnymi impulsami. Im szybciej rośnie prędkość rolki, tym większy moment został do niej doprowadzony.

Program pomiarowy wykonuje w uproszczeniu następujące operacje:

1. mierzy prędkość obrotową rolki,
2. oblicza jej przyspieszenie,
3. na podstawie momentu bezwładności wyznacza moment na rolce,
4. zestawia moment z prędkością obrotową,
5. oblicza moc,
6. przelicza wynik względem obrotów silnika.

W podstawowej postaci zależności wyglądają następująco:

Moment na rolce = moment bezwładności rolki × przyspieszenie kątowe

Moc = moment obrotowy × prędkość kątowa

Hamownia inercyjna nie mierzy więc „siły silnika” jednym czujnikiem. Mierzy zmianę prędkości znanej masy w czasie, a następnie oblicza z niej moment i moc.

Pomiar strat układu napędowego

Po zakończeniu rozpędzania operator wciska sprzęgło i zmniejsza obroty silnika. Rozpędzona rolka nadal obraca tylne koło motocykla, a jej prędkość stopniowo maleje.

Tempo zwalniania pozwala oszacować opory występujące w łożyskach rolki, oponie, przekładni, łańcuchu lub wale napędowym oraz pozostałych elementach układu. Pomiar wybiegu może służyć do korekcji wyniku, ale trzeba pamiętać, że wyliczona w ten sposób „moc silnika” jest wartością obliczoną. Najbardziej bezpośrednio hamownia podwoziowa mierzy to, co dociera do rolki przez tylne koło.

Jak wygląda pomiar motocykla?

Motocykl ustawia się przednim kołem w uchwycie, a tylne koło na rolce. Pojazd musi być zamocowany do konstrukcji hamowni odpowiednimi pasami. Przed rozpoczęciem pomiaru silnik powinien zostać rozgrzany do normalnej temperatury pracy.

Następnie wybiera się bieg zapewniający odpowiedni zakres prędkości i obrotów. Po ustabilizowaniu pracy silnika rozpoczyna się zapis danych i otwiera przepustnicę. Motocykl rozpędza rolkę aż do ustalonej prędkości lub maksymalnych obrotów silnika. Po zakończeniu rozpędzania wciska się sprzęgło i rejestruje wybieg.

Wynik przedstawiany jest jako wykres momentu obrotowego i mocy w funkcji obrotów silnika.

Co wpływa na wynik?

Na wynik pomiaru wpływają nie tylko parametry silnika. Znaczenie mają również:

1. temperatura i ciśnienie powietrza,
2. temperatura silnika,
3. ciśnienie w oponie,
4. docisk opony do rolki,
5. wybrany bieg,
6. temperatura opony,
7. stan i napięcie łańcucha,
8. poślizg sprzęgła,
9. poślizg opony na rolce,
10. sposób wygładzania i przeliczania danych.

Z tego powodu przy porównywaniu zmian najważniejsza jest powtarzalność procedury. Dwa pomiary wykonane na tej samej hamowni, w podobnych warunkach i według tej samej procedury są zazwyczaj bardziej użyteczne niż porównywanie wyników pochodzących z różnych urządzeń.

Zalety i ograniczenia hamowni inercyjnej

Moja hamownia motocyklowa

Założeniem było wykonanie mobilnej hamowni podwoziowej przeznaczonej do motocykli, możliwej do zbudowania w dobrze wyposażonym warsztacie.

Konstrukcja wykorzystuje ciężką stalową rolkę pełniącą jednocześnie funkcję koła zamachowego. Układ pomiarowy rejestruje prędkość rolki i obroty silnika, a oprogramowanie oblicza moment obrotowy oraz moc i przedstawia je na wykresie.

Dokładniejszy opis projektu, doboru rolki, łożysk, ramy, czujników, kalibracji i pierwszych prób znajduje się w dalszej części artykułu dostępnej dla zalogowanych użytkowników.

Ważna uwaga dotycząca bezpieczeństwa

Hamownia inercyjna nie jest prostym stojakiem warsztatowym. Ciężka rolka wirująca z dużą prędkością magazynuje energię porównywalną z energią poruszającego się pojazdu. Błąd wykonania, niewyważenie, uszkodzenie łożyska, zerwanie mocowania motocykla albo kontakt człowieka z wirującymi elementami może doprowadzić do poważnego wypadku.

Budowa i użytkowanie takiego stanowiska wymagają obliczeń konstrukcyjnych, poprawnej technologii wykonania, zabezpieczenia wszystkich elementów wirujących, sprawdzenia połączeń spawanych, wyważenia oraz stopniowych prób prowadzonych z zachowaniem odpowiedniej strefy bezpieczeństwa.