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Transienten-Motorprüfstand (mit Schwungmasse)

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Auf den Prüfständen werden hauptsächlich die von SRA&E selbst gebauten Motoren sowie die im Besitz befindlichen eigens modifizierten oder getunten Exemplare von Slot Car Motoren der einschlägigen Hersteller-Marken gemessen.



Auf diesem Prüfstand erfährt der Motor eine Belastung, die derjenigen auf der Rennstrecke im Betrieb äquivalent ist. So wie er auf der Strecke wiederholt ständig die Fahrzeugmasse von niedrigen auf hohe Drehzahlen beschleunigen muss, beschleunigt er hier auf dem Prüfstand in einem Vorgang eine an die Motorwelle gekuppelte Schwungmasse, die die Fahrzeugmasse simuliert, aus dem Stillstand heraus auf die maximale Drehzahl.

Während dieses transienten Vorgangs werden in schneller Abtastfolge mittels einer Messdatenerfassungskarte in einem PC die wichtigen, sich schnell verändernden Messgrößen wie Drehmoment, Drehzahl, Stromaufnahme und Motorklemmenspannung Punkt für Punkt zahlenmäßg erfasst, anschließend aufbereitet und dann als Motorkennlinie ausgegeben. Die Hauptbelastung des Motors ergibt sich aus der Trägheit der Schwungmasse, solange diese vom Motor rotatorisch beschleunigt wird.

Der Motor selbst ist bei der Prüfung in einer verdrehbaren Schwenkwiege eingebaut, deren separate Lagerung und Drehachse konzentrisch mit der Motor-Drehachse liegt.

Das Drehmoment, das der Anker einerseits auf sich selbst und die Schwungmasse zum Beschleunigen ausübt, wirkt andererseits in gleicher Größe über den Luftspalt zu den Magneten als Reaktionsmoment auf das Gehäuse des Motors und damit auf die drehbar gelagerte Schwenkwiege zurück.
Gegen den Federkraftwiderstand eines elektromechanischen Kraftsensors in Dehnungsmessstreifen- Technik stützt sich die Schwenkwiege gegen den festen Boden ab.
Auf diese Weise kann der Sensor durch seine Verformung ein dem Drehmoment proportionales elektrisches Signal liefern und so das Drehmoment des Motors (Luftspaltmoment) direkt gemessen werden.

Vorwiegend für die extrem hochtourigen (über 110 000 1/min) Motoren mit hohen Stromaufnahmen ist dieser Prüfstand konzipiert. Diese Motoren können nur mit der authentischen Streckenbelastung beaufschlagt werden, da bei länger einwirkenden hohen Konstant-Lastmomenten aufgrund der dabei dann rapide steigenden Ankerwicklungstemperatur der jeweilige Arbeitspunkt des Motors zu instabil wäre.
Diese sogenannte authentische Belastung des Motors aus der Strecke heraus resultiert anteilig aus der darauf sich bei Bewegung einstellenden spezifischen Fahrwiderstandskomponente, die durch den Grad des Haftmittelauftrags auf der Fahrbahn - insbesondere auf den Geraden - vorgegeben ist. Davon wird der - bei Haftmitteleinsatz - geschwindigkeitsabhängige Rollwiderstand der Reifen bestimmt.
Der sowohl hierdurch als auch durch die gewählte Getriebe-Übersetzung vorgeprägte End-Fahrzustand, in dem sich letztlich eine nahezu konstante End-Drehzahl einstellt und dann keine weiter Beschleunigung mehr entstehen kann (Motor kann über den zuletzt aktuell wirkenden Fahrwiderstand hinaus kein Überschuss-Drehmoment mehr liefern), tritt in der Regel im Endabschnitt der längsten vorhandenen Gerade (bei einer Rundstrecke) auf. (Selbstverständlich ist dies analog auch auf der Drag Racing Beschleunigungsgerade der Fall - hier kurz vor Ende der Messstrecke, d.h. in der Ziel-Lichtschranke. Die Getriebe-Übersetzung muss dementsprechend ausgelegt bzw. optimiert sein.)
Der zu Beginn der Beschleunigung zunächst überwiegende Belastungsanteil im gesamten auftretenden Fahrwiderstand besteht aus der Trägheitswirkung der Fahrzeugmasse, bzw. der sie simulierenden Schwungmasse. Mit steigender Drehzahl sinkt aber das Drehmoment des Motors nahezu proportional ab, und dadurch bedingt, verschwindet damit einhergehend auch kontinuierlich der daraus resultierende Lastanteil auf den Motor. Das zur Beschleunigung erforderliche Überschuss-Drehmoment des Motors gegenüber der Last nähert sich dem Wert Null.

Der komplette Rest-Fahrwiderstand, gegen den der Motor dabei arbeiten muss, besteht dann in dieser speziellen jeweiligen Situation aus folgenden Anteilen:

  • Gleitreibungswiderstand der mit Frontlast beaufschlagten Schleifer auf der Stromleiterlitze

  • Rollwiderstand der mit Hecklast beaufschlagten griffigen Reifengummis auf der haftmittelbenetzten Fahrbahn beim aktuellen Geschwindigkeitswert

  • Luftwiderstand des Fahrzeuges beim aktuellen Geschwindigkeitswert

  • Verlust-Drehmoment im Getriebe durch die Gleitreibung beim Kämmen der Verzahnung unter dem aktuellen fahrwiderstandsbedingten Last-Drehmoment an der Antriebsachse (durch die Getriebe-Übersetzung rückwirkend auf den Motor)

  • Reibungs-Verlustdrehmoment aus den Lagern der Antriebsachse, resultierend aus der aktuellen anteiligen Auflagekraft des Fahrzeuges auf den Achslagern


  • Das aus der zuletzt entstehenden Fahrsituation mit quasi gleichförmiger Bewegung - sozusagen als Antwort auf die erzwungene Bewegung - entstehende Last-Drehmoment und das Antriebsdrehmoment des Motors stehen in diesem Betriebspunkt im Gleichgewicht zueinander - sie entstehen jeweils aus gegenseitiger Wechselwirkung heraus.
    Dies ist der Punkt der maximal möglichen Geschwindigkeit unter den spezifisch vorhandenen Strecken- und Fahrzeug-Randbedingungen.

    Dieser Fahrwiderstand wird auf dem Transienten-Motorprüfstand dadurch realisiert, dass anstelle einer reinen Schwungmasse ein Rotor der Wirbelstrombremse angekuppelt wird, dessen Massenträgheit entsprechend der zu simulierenden Fahrzeugmasse berechnet ist.
    Mit einem entsprechend dimensionierten Erregerstrom in den Bremsenspulen kann dasjenige Lastmoment, das dem Fahrwiderstand bei Höchstgeschwindigkeit auf der Strecke entspricht und den Motor die zugehörige Höchstdrehzahl nicht überschreiten lässt, eingestellt werden.

    Wer unter den Aktiven im Slot-Racing hat sich nicht schon einmal eine der folgenden Fragen gestellt?
    Was hat mein Motor leistungsmäßig eigentlich drauf?
    Welcher aus meiner vorhandenen Motorauswahl ist "der beste"?
    Wie nah liegt mein Motor zu der Grenze dessen, was ein super getuntes Exemplar der gleichen Leistungskategorie maximal überhaupt leisten kann?
    Wie stark ist die exakte, tatsächliche Steuung hinsichtlich der Leistung unter Motorenexemplaren einer bestimmten herausgegriffenen Menge aus der Serienfertigung (Thematik bei Aufstellung von Motorenpools für Wettbewerbe)?
    Die Antworten auf solche Fragen - in Form von Zahlen und Diagrammen aus gemessenen Daten - kann man bei SLOT-RACING AKADYNAMIX erhalten.

    Gerne führen wir Auftragsprüfungen von Ihnen als Dienstleistung durch.