Freni dinamometrici. Corso di : Sperimentazione e collaudi

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Nicoletta Leone
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1 Freni dinamometrici Corso di : Sperimentazione e collaudi

2 Funzionamento di un freno a carcassa oscillante

3 Funzionamento di un freno a carcassa oscillante Schema di un freno a carcassa oscillante

4 Freni idraulici Freni a correnti parassite Freni elettrici (motori)

5 Freni idraulici Tra rotore e carcassa viene interposto un liquido (acqua) che viene trascinato in movimento dal rotore: le perdite incontrate dal liquido nel suo moto danno luogo al momento frenante; essendo le perdite proporzionali al quadrato della velocità il momento frenante è proporzionale al quadrato della velocità di rotazione; l energia dissipata si trasforma in calore che riscalda il liquido contenuto nel freno che deve essere ricambiato con continuità; principali tipologie: freno con rotore a disco; freno con rotore a pale; freno Froude.

6 Freni idraulici Freno idraulico Borghi & Saveri-FA-600-S 440 kw(circa 600 CV) Freno idraulico SCHENCK -FA/SL 100 kw (circa 130 CV)

7 Freni idraulici Schema di un freno idraulico regolabile pergradini agendo sui rubinetti R1,R2 e R3 Coppia frenata

8 Freni idraulici Per aumentare il momento frenante si può impiegare un rotore a pale E possibile effettuare una regolazione continua sostituendo ai rubinetti una saracinesca (G)

9 Freni idraulici Freno Froude L acqua si muove tra le cavità presenti su rotore e statore creando forti dissipazioni: a parità di velocità e dimensioni aumenta il momento frenante Regolazione del freno Froude

10 Freni idraulici Coppia massima Potenza massima 100% 100% 80% 80% Mf 60% P 60% 40% 40% 20% 20% 0% 0% 20% 40% 60% 80% 100% n 0% 0% 20% 40% 60% 80% 100% Velocità di rotazione massima Campo di funzionamento di un freno idraulico in termini di coppia frenata(sinistra) e potenza (destra) n

11 Freni idraulici Funzionamento: formazione di un particolare campo di moto del liquido contenuto nella carcassa Regolazione:meccanica: distanza tra rotore e statore oppure quantità di liquido Vantaggi: elevata robustezza, bassi costi, elevate potenze frenate Svantaggi: regolazione non ottimale, impossibile frenare elevate coppie a basse velocità di rotazione e basse coppie elevate velocità di rotazione

12 Freni a correnti parassite Il funzionamento si basa sul principio delle "correnti parassite" o "correnti di Foucault ; queste correnti vengono generate in un conduttore all'interno di un campo magnetico variabile e si oppongono alle variazioni del campo esterno, generando una forza frenante; l energia meccanica dissipata si ritrova sotto forma di calore generato sul conduttore che deve, quindi, essere costantemente raffreddato; il valore della coppia frenante è proporzionale alla intensità di corrente che alimenta il freno.

13 Freni a correnti parassite Freno a correnti parassite Apicom-FR 400 BRP 260 kw (circa 360 CV) Freno a correnti parassite Horiba/Schenck- DT series

14 Freni a correnti parassite Schema di un freno a correnti parassite A: anello in rame C: ruota dentata (m. ferromagnetico) D: Carcassa (m. ferromagnetico) B: avvolgimento elettrico, corrente regolabile E: Entrata dell acqua U: Uscita dell acqua M: Linee di flusso campo magnetico Funzionamento: B crea un campo magnetico, mentre, la ruota dentata C genera una variazione del campo M che attraversa l anello: si generano delle correnti sull anello che a loro volta inducono un campo magnetico che va a frenare il rotore.

15 Freni a correnti parassite Coppia massima Potenza massima 100% 100% 80% 80% Mf 60% P 60% 40% 40% 20% 20% 0% 0% 20% 40% 60% 80% 100% n 0% 0% 20% 40% 60% 80% 100% Velocità di rotazione massima Campo di funzionamento di un freno a correnti parassite in termini di coppia frenata(sinistra) e potenza (destra) n

16 Freni a correnti parassite Curve caratteristiche del freno ApicomFR 400 BRP Potenza massima: 260 kw Coppia massima: 900 Nm Velocità di rotazione massima: rpm

17 Freni a correnti parassite

18 Freni a correnti parassite Funzionamento: trasformazione del lavoro in calore, tramite correnti di Focault Regolazione: elettronica, mediante microprocessore Vantaggi: ottima regolazione,elevatepotenze frenate, bassa inerzia Svantaggi: costi elevati, impossibile frenare elevate coppie a basse velocità di rotazione e basse coppie elevate velocità di rotazione (limiti comunque più bassi rispetto i freni idraulici)

19 Freni (motori) elettrici Sono motori elettrici reversibili, normalmente a corrente continua, usati come generatori. Hanno la possibilità di funzionare anche come motore: in questo caso è il freno che muove il motore, permettendo quindi di testare anche la condizione di motore trascinato; Questo tipo di freni non risente di particolari limiti in termini di coppia frenata alle diverse velocità di rotazione, ma presenta un elevata inerzia e costi maggiori anche in confronto ai freni elettrici a correnti parassite; Esistono anche macchine a corrente alternata, caratterizzate da una minore inerzia, ma presentano costi più elevati.

20 Freni (motori) elettrici Freno (motore)elettrico Apicom-RE Series Freno (motore)elettrico AVL- DynoSpirit series

21 Freni (motori) elettrici Funzionamento: motori elettrici reversibili usati come generatori Regolazione: elettronica, mediante microprocessore Vantaggi: possibilità di trascinare il motore, ottima regolazione, limiti trascurabili in termini di coppia frenata alle diverse velocità di rotazione Svantaggi: costi molto elevati, elevata inerzia, impiantistica più complicata (alimentazione elettrica)

22 Freno a correnti parassite Tipologie di freno Confronto Freno idraulico Freno (motore) elettrico

23 Momento d inerzia di diverse tipologie di freno a correnti parassite Singolo Rotore 10 Momento d'inerzia [kg gm2] 1 0,1 0,01 Doppio Rotore 0, Potenza [kw] Dati da catalogo Apicom Triplo Rotore

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