Prony-fék

Prony-fék

Traktorok teljesítményének mérése 1910-ben Prony-fékkel

A Prony-fék forgó gépek forgatónyomatékának, illetve teljesítményének mérésére szolgáló eszköz, melyet Gaspard de Prony (1755-1839) francia matematikus és mérnök talált fel 1821-ben. A teljesítmény és forgatónyomaték mérésére szolgáló eszközöket összefoglaló néven fékpadoknak nevezik.

Nyomatékmérés

Korábban egy erőgép forgatónyomatékát úgy mérték, hogy egy, a gép tengelyére erősített tárcsán kötelet, hevedert vagy szíjat vetettek át, melynek egyik végét befogták, másik végére meg súlyokat akasztottak, melyek a hevedert megfeszítették és a keletkezett súrlódás fékezte a tárcsát. A súlyok növelése során figyelték, mikor kezd csökkenni a fordulatszám, ekkor leolvasták a terhelő erőt. Az $M\,$ nyomaték az $F\,$ súlyerő és a tárcsa $r\,$ sugarának szorzata:

$M=F\cdot r\,$

Prony ezt az egyszerű elrendezést egy $l\,$ hosszúságú kar segítségével pontosabbá és nagyobb nyomatékok mérésére is használhatóvá tette. Mérőkészülékével többé nem kellett a fordulatszám esését figyelni, ami egyébként sem volt pontos eljárás, hanem a súlyokat kellett úgy megválasztani, hogy a fék, mint egy hagyományos mérleg egyensúlyba kerüljön. Ekkor a mért nyomaték:

$M=F\cdot l\,$

Az ábrán látható egyszerű szerkezet helyett az erőt természetesen nemcsak súlyokkal, hanem rugó összenyomódásával, erőmérő cellával vagy más módon is lehet mérni. A fékpofákat enyhén kenni szokás, hogy a fékerőt egyenletesebbé tegyék. A fékezőerőt a fékpofák összeszorításával változtatják. A mérés hátránya, hogy a mérendő gép energiáját a fékezés teljes mértékben felemészti és hőenergiává alakítja át. Ez kisebb gépeknél csak gazdaságtalan üzemet eredményez, de nagyobb teljesítményű gépek esetén a keletkező hő elvezetéséről is gondoskodni kell, ami nehézségekkel járhat.

Teljesítménymérés

A nyomatékmérés mellett a Prony-fék a $P\,$ teljesítmény mérésére is alkalmas, ha egyidejűleg az $\omega \,$ szögsebességet ($n\,$ percenkénti fordulatszámot) is megmérik:

$P=M\cdot \omega =M\cdot {\frac {2\cdot \pi \cdot n}{60}}\,$

A dugattyús motorok gyártás, karbantartás utáni átvételének fontos mérése a fékpadon történő nyomatékmérés, melynek során ellenőrizhető, hogy a gép viselkedése mennyire tér el a névleges értékektől.

Egyéb nyomatékmérő eszközök

A hosszabb ideig nagyobb teljesítményű gépekkel végzett méréseknél gondoskodni kell a keletkezett hő elvezetéséről. Ezt könnyebb hidraulikus fékekkel elérni. A hidraulikus fék lényegében a folyadék mozgatásakor keletkezett áramlási ellenállás segítségével emészti fel a mechanikai munkát azt hővé alakítva. A felmelegedett folyadék cseréjével és visszahűtésével a hidraulikus fékpad működése hosszú ideig fenntartható.

Más fékpadok elektromos elven működnek. Az örvényáramú fékpad a mechanikai munkát elektromos árammá, majd hővé alakítja. A mérlegdinamó, mérleggenerátor előnye, hogy a hajtó gép által átadott energia nem vész el, hanem a hálózatba visszatáplálva hasznosul. Mérlegmotorral munkagép felvett teljesítménye mérhető.

Forrás

• Pattantyús. Gépész- és Villamosmérnökök Kézikönyve 3. kötet. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1961.
• Pattantyús Á. Géza: A gépek üzemtana. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1983. ISBN 963104808X

Külső hivatkozások

• Szabó András: Általános járműgéptan. Laboratóriumi segédlet.
• Dr. Emőd István: Fékpadok