Cambiamenti in corso nel panorama della misurazione della coppia con velocità di rotazione elevata

Il concetto di mobilità è cambiato radicalmente con l’avvento del motore a combustione e la successiva introduzione del motore elettrico. Queste innovazioni, a loro volta, hanno influenzato le tecnologie di misurazione della coppia e dei banchi di misura. Le due tendenze principali che si hanno oggi nei campi di applicazione classici sono un numero più elevato di giri al minuto (rpm) e la misurazione della coppia dinamica.

In questo articolo, HBM esplora il panorama della misurazione della coppia con velocità di rotazione elevata e descrive sfide e cambiamenti previsti per il futuro.

Misurazione della coppia con velocità di rotazione elevata: Automotive

I tre settori di mercato tipici che richiedono una misurazione della coppia con velocità di rotazione elevata sono l’automotive, il settore aerospaziale e quello della lavorazione industriale (test di componenti, monitoraggio ecc.).

Nell’automotive, la coppia è un valore fondamentale nella misurazione del rendimento di un veicolo, in quanto esprime il rapporto tra potenza e peso ed è strettamente collegata al tipo di motore, alle funzioni del cambio, alla trasmissione ecc. In generale, la misurazione della coppia nel settore automotive si svolge all’interno di un intervallo di rpm facilmente gestibile. Un motore diesel tipico opera in un intervallo di 3.500 – 5.000 rpm, mentre un motore a benzina può raggiungere i 6.500 rpm. Questi valori, però, riguardano solamente veicoli a basso e medio consumo.

La misurazione della coppia con velocità di rotazione elevata diventa un prerequisito importante nel settore automotive quando si ha a che fare con automobili sportive di fascia alta con motori che funzionano a circa 9.000 rpm, con mercati competitivi (es. la Formula 1) e veicoli ad alto rendimento con velocità elevate di 18.000 rpm. La richiesta di veicoli più efficienti e con rendimenti superiori ha aumentato la necessità di ricorrere alla misurazione della coppia con velocità di rotazione elevata anche per i componenti integrati, come i turbocompressori. In un turbocompressore tipico, infatti, le turbine possono superare i 100.000 rpm in condizioni di esercizio standard

In questo nuovo ambiente di misurazione della coppia con velocità di rotazione elevata, i test su motori ad alto rendimento, cambi, trasmissioni e componenti richiedono una soluzione robusta.

Misurazione della coppia con velocità di rotazione elevata: settore aerospaziale

La misurazione della coppia con velocità di rotazione elevata nel settore aerospaziale è un requisito di routine sia nei test sulle turbine (circa 22.000 rpm+) che nelle misurazioni dei gruppi di trasmissione ad alta velocità (circa 30.000 rpm+). Nel settore aerospaziale, diversi campi di applicazione raggiungono intervalli di rpm elevati che influenzano di conseguenza la misurazione della coppia anche di componenti standard come ingranaggi, cuscinetti, pompe del carburante e guarnizioni. Le applicazioni tipiche del settore aerospaziale che richiedono una soluzione di misurazione della coppia con velocità di rotazione elevata comprendono:

  • Dispositivi ausiliari dei motori aeronautici (alternatori, dispositivi di avviamento ecc.)
  • Test su compressori e turbogeneratori delle turbine.
  • Test sulla trasmissione degli elicotteri.

Misurazione della coppia con velocità di rotazione elevata: sfide future

Nel settore delle trasmissioni elettriche, intervalli di giri al minuto simili sono considerati standard: alcune macchine elettriche sincrone che raggiungono 25.000 rpm sono già disponibili oggi. Questa applicazione pone numerose sfide per la misurazione della coppia, poiché i sistemi di trasmissione elettrica innovativi (ad esempio, le trasmissioni con asse elettrico) cambiano in continuazione in termini di inerzia e dimensioni. Anche i banchi prova classici sono influenzati dalle maggiori capacità in termini di giri al minuto, in particolare per quanto riguarda l’elettrificazione.

L’elettrificazione è uno dei fattori principali che rendono necessario aumentare costantemente le capacità in termini di giri al minuto e le misurazioni dinamiche della coppia. L’idea fondamentale è quella di raggiungere una densità di potenza maggiore aumentando la velocità della trasmissione motorizzata senza dove aumentare proporzionalmente le dimensioni del dispositivo. Questo è l’aspetto più complesso da affrontare attualmente per la misurazione della coppia con velocità di rotazione elevata: si tratta di una sfida che riguarda tutti i mercati classici descritti in precedenza.

Soluzioni HBM per la misurazione della coppia

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