Tehonmittaus käyttäen hydraulipumppua jarruna

kkuula

Kansalainen
KK Plus ADpack
Nyt jo mietin tulevan talven harrastushaasteita ja taidan alkaa rakentamaan mopoja ja pieniä moottoreita varten dynon jossa jarrutus tapahtuu hydraulimootorilla.
Rakensin tässä taannoin ns. inertia dynon jossa tehonmittaus perustuu tunnetun massan kiihdyttämiseen. Inertiadynon tein koska tuossa muutama vuosi sitten ei ollut ilmaista softaa jarrudynolle ja kaupalliset softat ovat hinnan takia poissuljettuja. Inertiadynon PC softana olen käyttänyt Simple Dynoa joka on vapaasti saatavilla, ajaa kyllä tässä asiansa mutta softa on joiltain osin buginen. Mittalaitteen tälle softalle tein itse perustuen 2StrokeStuffingin julkaisemaan Ardyno mittakorttiin ja viimeisin versio mittalaitteesta on toiminut melkolailla moitteetta.

Sitten jarrudynoon.. Rakenne tulisi olemaan seuraava: pohjana käytän nykyistä dynoa josta poista massana olevan perkinsin vauhtipyörän ja asennan hydraulipumpun rullan akselille suoraan. Pumppu kiinnitetään akselin jatkeeksi kelluvasti ja pumppuun kohdistuva voima mitataan voima-anturilla, liitetyyssä kuvassa vastaava toteutus ruotsista, Tvåtaktsmekenin videolta kuvassa näkyy kuinka pumppu on tuettu perästä ja siihen kytketty vipuvarsi ja voima-anturi, jonkin vastaavanlaisen toteutuksen taidan itsekin tehdä
Mitatut tehot tulisi olemaan ainakin toistaiseksi mopoluokassa sanotaan varmasti alle 20hp, rullan pyörimisnopeus maksimi noin 3000rpm. Esimerkiksi tuon moponi Helkama Raisu tapauksessa rullan ja moottori välinen välityssuhde on luokkaa 1:4 ja moottorin maksimi vääntömomentti mopoissa sanotaan 10-15Nm maksimissaan kovemmillakin virtyksillä.
Tuosta laskettiin AI:n kanssa että 25cc pumppu riittäisi hyvin, vaatii 200bar paineella noin 80Nm eli tuolla 4:1 moottori/pumppu välityssuhteella ja maksimi moottorin momentilla pysytään vielä hyvinkin kohtuullisissa pumpun paineissa.

Sitten päästään mittalaitteisiin eli minimissään tarvitaan voima-anturi, pyörimisnopeus vähintään hydr. pumpulta ja bonuksena moottorilta. Softaksi ja mittalaitteeksi kokeilen ensin Karlsdiydynoa ( https://karlsdiydyno.com ) koska on kohtuullisen yksinkertainen toteutukseltaan ja speksit hyvin esitetty joten varmaan teen sille oman mittalaitekortin mihin on integroitu riittävästi ominaisuuksia. Ainoa isompi puute tuossa KarlsDynossa on jarrun ohjaus jota siinä ei ole eli virtauksen kuristus pitää toteuttaa joko ihan manuaalisesti kuten tup TvåtakstMeken tekee tai suunnitella automaattinen kuristuksen säätö tai modata tuon KarlsDyno tukemaan jarrun ohjausta. Jos teen mittalaitteen itse pitänee siihen tehdä valmiiksi rauta jarrun ohjaukselle.

Screenshot 2026-08-08 074720.webp
 
Oma tietämys hydrauliikasta on hyvin vähäinen, osat löytynee kotimaan kaupoista ja jotain voinee löytyä käytettynäkin.
Jos tämän nyt mitoittaa maksimi virtaukselle ja paineelle eli 25cc/r pumppu 3000rpm 200bar niin tekoäly antaa suositukset virtaukselle painepuolelle 3-6m/s imupuolelle 0,5-1,5m/s tuosta haarukoidaan 75l/min virtauksella että painepuoli 19mm putkella ja imupuoli vähintään 25mm mieluusti 32mm, melko järeät putket vaatii tuo virtaus.

Tarvinnen tuohon ainakin seuraavat osat:
-Hydraulipumppu 25cc/r
-Paineenrajoitusventtiili
-Kuristusventtiili
-Mittari
-Putket, letkut ym.

Noista osista ehkä kuristusventtiili virtaukselle on oudoin kapistus ei ole hajuakaan minkälaisia vaihtoehtoja siihen on? Sitä pitäisi kumminkin pystyä säätämään vauhdissa riittävän nopeasti joko manuaalisesti tai sähköisesti.
 
Tämä vaihtoehto on vähän hinnakas, koska vaatii monta venttiiliä, mutta digitaalihydrauliikka sopisi hienosti tähän. Käytännössä laitettaisiin siis useita on-off tyyppisiä venttiileitä rinnan, ja niihin kuristukset, joista jokainen on kaksinkertainen edelliseen verrattuna. Tällä saavutetaan erinomainen lineaarisuus verrattuna proportionaaliventtiileihin, ja häviötkin ovat pienempiä. Haittoina on tietysti portaittainen ohjaus, ja tiheämpiä portaita haluttaessa vaadittava suuri venttiilien määrä. Esimerkiksi kolmella venttiilillä saadaan kahdeksan erilaista virtausta ja niin edelleen.
dfcu-and-state-table.jpg


Valmetin sivuilla on juttua aiheesta, josta ylläoleva kuvakin on napattu: https://www.valmet.com/insights/articles/up-and-running/new-technology/FPDigHydr/

Digitaalihydrauliikka on suhteellisen uusi keksintö, muistaakseni 2000-luvun taitteen vaiheilta silloisesta Tampereen teknillisestä korkeakoulusta. Itsekin kävin kurssin aiheesta, ja oli hauska kun luennoitsija ensimmäisen luennon alussa kertoi itse keksineensä kurssin aiheen. Ainakin oli todellinen asiantuntija luennoimassa :D
 
Tämä vaihtoehto on vähän hinnakas, koska vaatii monta venttiiliä, mutta digitaalihydrauliikka sopisi hienosti tähän. Käytännössä laitettaisiin siis useita on-off tyyppisiä venttiileitä rinnan, ja niihin kuristukset, joista jokainen on kaksinkertainen edelliseen verrattuna. Tällä saavutetaan erinomainen lineaarisuus verrattuna proportionaaliventtiileihin, ja häviötkin ovat pienempiä. Haittoina on tietysti portaittainen ohjaus, ja tiheämpiä portaita haluttaessa vaadittava suuri venttiilien määrä. Esimerkiksi kolmella venttiilillä saadaan kahdeksan erilaista virtausta ja niin edelleen.
dfcu-and-state-table.jpg


Valmetin sivuilla on juttua aiheesta, josta ylläoleva kuvakin on napattu: https://www.valmet.com/insights/articles/up-and-running/new-technology/FPDigHydr/

Digitaalihydrauliikka on suhteellisen uusi keksintö, muistaakseni 2000-luvun taitteen vaiheilta silloisesta Tampereen teknillisestä korkeakoulusta. Itsekin kävin kurssin aiheesta, ja oli hauska kun luennoitsija ensimmäisen luennon alussa kertoi itse keksineensä kurssin aiheen. Ainakin oli todellinen asiantuntija luennoimassa :D
Kuinkahan pehmeästi portaiden väli vaihtuu jos useampi venttiili liikkuu yhtä aikaa? Jos kaikkien venttiilien vaihtoaika ei ole sama, ja vaikka olisikin niin saattaa olla että vaihdon aikana on osittain ahtaampaa tai avarampaa?
 
Kuinkahan pehmeästi portaiden väli vaihtuu jos useampi venttiili liikkuu yhtä aikaa? Jos kaikkien venttiilien vaihtoaika ei ole sama, ja vaikka olisikin niin saattaa olla että vaihdon aikana on osittain ahtaampaa tai avarampaa?
Venttiilien ohjaus onkin se hankalampi puoli. Ohjauksissa esimerkiksi lasketaan jatkuvasti millainen virtaus milläkin venttiiliyhdistelmällä saavutettaisiin, mutta toisaalta vältetään turhia kytkentöjä. Käytännössä siis vertaillaan onko pieni virhe virtauksessa pienempi paha kuin venttiilien tilan muutos. Todellisissa käyttökohteissa varmaan vielä paljon muutakin, mutta koulussa ei menty tuon pitemmälle.

Mutta pienet virheethän saa pyöristettyä vaikka paineakulla.
 
Venttiilien ohjaus onkin se hankalampi puoli. Ohjauksissa esimerkiksi lasketaan jatkuvasti millainen virtaus milläkin venttiiliyhdistelmällä saavutettaisiin, mutta toisaalta vältetään turhia kytkentöjä. Käytännössä siis vertaillaan onko pieni virhe virtauksessa pienempi paha kuin venttiilien tilan muutos. Todellisissa käyttökohteissa varmaan vielä paljon muutakin, mutta koulussa ei menty tuon pitemmälle.

Mutta pienet virheethän saa pyöristettyä vaikka paineakulla.
Ehkä jos haluaa sähköllä toimivan tasaisen rampin dynokäyttöön, askelmoottori siihen vastusventtiiliin ois hyvä. Absoluuttisella tarkkuudella virtauksen suhteen ei liene siinä juuri minkään vertaa merkitystä eikä välttämättä se rampin lineaarisuuskaan oo ihan niin nuukaa?
 
Ja pitää tollasessa muistaa myös sen öljyn jäähdytys, lämpeää virtausta kuristettaessa aika hyvin.
 
Ja pitää tollasessa muistaa myös sen öljyn jäähdytys, lämpeää virtausta kuristettaessa aika hyvin.
Ja lämpötilan muutos vaikuttaa viskositeettiin ja viskositeetin muutos vaikuttaa mittaustulokseen. Eli olisi niin tehokas jäähdytys oltava, että öljy palaa kiertoon saman lämpöisena kuin menee.
 
En tiedä miten mittaustulokseen vaikuttaa, koska voimaa mitataan "kelluvaan" hydepumppuun kiinnitetyn vipuvarren päässä olevalla momenttianturilla, elikkä kuinka isolla voimalla se vipu painaa kohden mittausanturia.
Eikä sitä tehdä itse virtauksen / paineen mittauksella.
 
En tiedä miten mittaustulokseen vaikuttaa, koska voimaa mitataan "kelluvaan" hydepumppuun kiinnitetyn vipuvarren päässä olevalla momenttianturilla, elikkä kuinka isolla voimalla se vipu painaa kohden mittausanturia.
Eikä sitä tehdä itse virtauksen / paineen mittauksella.
No, yleensä mitattaessa kaikki olosuhteiden muutokset vaikuttaa jollain tavoin. Toki vaikuttaa oleellisesti kuinka suurta tarkkuutta mittaukselta vaaditaan.
 
Viskositeetin muuttuessa tuossa voi kuristusta lisätä ( ja pitääkin lisätä ) että vipuvarren päähän saadaan maksimi momenttivääntö, minkä mitattava laite pystyy ylläpitämään.
 
Tämähän ei varsinaisesti liity aiheeseen juuri lainkaan, mutta oikosulkumoottorista saisi helpon pyörrevirtajarrun.
 
Tämä vaihtoehto on vähän hinnakas, koska vaatii monta venttiiliä, mutta digitaalihydrauliikka sopisi hienosti tähän. Käytännössä laitettaisiin siis useita on-off tyyppisiä venttiileitä rinnan, ja niihin kuristukset, joista jokainen on kaksinkertainen edelliseen verrattuna. Tällä saavutetaan erinomainen lineaarisuus verrattuna proportionaaliventtiileihin, ja häviötkin ovat pienempiä. Haittoina on tietysti portaittainen ohjaus, ja tiheämpiä portaita haluttaessa vaadittava suuri venttiilien määrä. Esimerkiksi kolmella venttiilillä saadaan kahdeksan erilaista virtausta ja niin edelleen.
dfcu-and-state-table.jpg


Valmetin sivuilla on juttua aiheesta, josta ylläoleva kuvakin on napattu: https://www.valmet.com/insights/articles/up-and-running/new-technology/FPDigHydr/

Digitaalihydrauliikka on suhteellisen uusi keksintö, muistaakseni 2000-luvun taitteen vaiheilta silloisesta Tampereen teknillisestä korkeakoulusta. Itsekin kävin kurssin aiheesta, ja oli hauska kun luennoitsija ensimmäisen luennon alussa kertoi itse keksineensä kurssin aiheen. Ainakin oli todellinen asiantuntija luennoimassa :D
Äkkiseltään vaikuttaa samanlaiselta mikä tuli eteen hydrauliikan paineensäädössä. Valmistaja käytti nimitystä pulssiohjattu paineensäätö. Testauksen perusteella toiminta perustui juurikin on/off venttiiliin ja sen ohjaukseen. Tehtiin vertailutaulukko virtauksesta ja paineesta mittaamalla ja verrattiin sitä koneeseen ohjelmoituihin arvoihin.
Tässä tapauksessa kun älyä on melko paljon mukana niin arvot oli tarkat eivätkä muuttunu lämpötilan muuttuessa.
 
Tällaisessa mittaustavassa jossa ei mitata virtaavan öljyn painetta tai virtausta niillä ei ole mitään merkitystä eli öljyn ominaisuudet eivät vaikuta mittaustulokseen koska mitataan suoraan dynon rullalle vaikuttavaa voimaa ja tämä mittaus ei ota kantaa millä se vastavoima on kehitetty. Lämmäntuotosta en olisi huolissaan vaikka tällaisessa toteutuksessa kaikki jarrutettu teho muuttuu lämmöksi.

Jos mietitään toteutusta niin oikeastaan tuo virtauksensäätöventtiili on ainoa tuntematon osa tässä yhtälössä. Sähköohjatut proportionaaliventtiilit lienee poissuljettu hinnan takia eli pitäisi löytää sopiva manuaalisesti säädettävä venttiili.
 
Tuollaisen "säätökäyrä" on varsin ikävä dynokäyttöön... Kahva liikkuu 90° mutta se alue jota tarvitaan/halutaan on ehkä 20°
No, mitä mä olen pallohanaa käyttäny niin se kahvan liike 90 asteta ei ole on-off vaan ihan saa kahvaa käännettyä vaikka yhden asteen jos osaa niin tarkasti säätää..
 
No, mitä mä olen pallohanaa käyttäny niin se kahvan liike 90 asteta ei ole on-off vaan ihan saa kahvaa käännettyä vaikka yhden asteen jos osaa niin tarkasti säätää..
Paljon onnea siihen kun paineellista hydrauliikan palloventtiiliä käännät aste kerrallaan 😅

Löysin vielä taulukon jossa näkee sen virtaus asian graafisesti....

Normaali palloventtiili, puolet virtauksesta tapahtuu viimeisten 20° aikana, ensimmäisten 45° aikana ei tapahdu oikeastaan mitään... -> se tälläisessä dynossa tarvittava alue on ehkä 25° kahvan liikettä välillä 60-85° riippuen vähän että minkä kokoinen venttiili on käytössä...

Mun mielestä tollaisella käyrällä on pirun ikävä yrittää mitään lineaarista virtauksensäätöä tehdä kun jossainkohtaa pikku liike on liikaa ja jossain ei tapahdu mitään vaikka kuinka säätää..

Taulukosta toi full on siis tavallinen palloventtiili ja noi muut on v hahlollisella pallolla varustettuja..


igure_6_Standard_flow_performance_curves_for_valves_with_characteristized_v-port_balls_with_v...webp
 

Luo tili tai kirjaudu sisään kommentoidaksesi

Sinun täytyy olla jäsen voidaksesi jättää kommentin.

Luo käyttäjätili

Liity Konekansalaiseksi. Se on helppoa ja ilmaista! Rekisteröityneenä et näe mainoksia, voit käyttää hakua, näet alueita, joita nyt ovat piilossa...jne.

Kirjaudu sisään

Oletko jo Konekansan jäsen? Kirjaudu sisään tästä.

Takaisin
Ylös