دينامومتر الهيكل

جهاز قياس قوة الهيكل ، والذي يشار إليه بشكل غير رسمي باسم الطريق المتدحرج ^{[ 1 ]} أو الدينامومتر ، هو جهاز ميكانيكي يستخدم مجموعة واحدة أو أكثر من مجموعات البكرات الثابتة لمحاكاة ظروف الطريق المختلفة داخل بيئة خاضعة للتحكم، ويستخدم لمجموعة واسعة من أغراض اختبار وتطوير المركبات.

توجد أنواع عديدة من أجهزة قياس قوة الهيكل وفقًا للتطبيق المستهدف - على سبيل المثال، قياس الانبعاثات، وجهاز قياس قوة الهيكل لتراكم الأميال (MACD)، وتطبيق الضوضاء والاهتزاز والخشونة (NVH أو "الصوتية")، واختبار التوافق الكهرومغناطيسي (EMC)، واختبارات نهاية الخط (EOL)، وقياس الأداء والضبط. يُصنّف نوع المركبة - دراجات نارية، سيارات، شاحنات، جرارات - أو حجم الأسطوانة - غالبًا 25 بوصة، 48 بوصة، 72 بوصة، ولكن قد توجد أحجام أخرى. ^{[ 2 ]} تعتمد أجهزة قياس القوة الحديثة المستخدمة في التطوير في الغالب على أسطوانة واحدة لكل عجلة، حيث توضع عجلة المركبة فوقها. أما الحلول التصميمية القديمة فتعتمد على أسطوانتين لكل عجلة، وتوضع المركبة بينهما. يُعد هذا التصميم أرخص وأبسط، إلا أنه نظرًا لمتطلبات الدقة والحدود الصارمة، لم يعد يُستخدم في تطوير المركبات الجديدة، وإنما فقط كجهاز قياس قوة اختبار في نهاية خط الإنتاج أو لقياس أداء المحرك دون تفكيكه، ^{[ 3 ]} أو لضبط الأداء في ورشات التعديل. ^{[ 4 ]}

• التحكم في قوة الجر/ثابت القوة - في هذا الوضع، يحافظ جهاز قياس القوة على قوة محددة بغض النظر عن السرعة أو أي معايير أخرى. يمكن توزيع القوة المحددة بالتساوي بين المحاور، أو بمقادير مختلفة بين المحاور المختلفة في حالة أجهزة قياس القوة متعددة المحاور.
• التحكم في السرعة/السرعة الثابتة - يحافظ جهاز قياس القوة على السرعة المحددة بغض النظر عن القوة أو أي عوامل أخرى. على سبيل المثال، إذا حاولت مركبة التسارع في هذا الوضع، يطبق جهاز قياس القوة قوة معاكسة للحفاظ على السرعة الثابتة المحددة. يُستخدم هذا الوضع، على سبيل المثال، في قياس القدرة الساكنة.
• محاكاة أحمال الطريق - يقوم جهاز الدينامومتر بمحاكاة الطريق وفقًا للمعلمات المحددة (وفقًا لمعلمات المحاكاة المطلوبة = F0، F1، F2 أو معلمات ABC، والقصور الذاتي والانحدار المحاكى).

تقتصر المتغيرات المقاسة مباشرة على القوة المؤثرة على محول عزم الدوران (أي خلية الحمل) وعدد الدورات المقاسة على مقياس قوة الدوران المزود بمشفّر البكرة. أما جميع المتغيرات الأخرى، فتُحسب بناءً على التصميم المعروف (أي نصف قطر البكرة وتركيب خلية الحمل).

بما أن المركبة مثبتة بإحكام على جهاز قياس قوة المحرك، فإن ذلك يمنع عوامل مثل مقاومة الهواء من التأثير على البيانات. صُمم جهاز قياس قوة المحرك لحساب مجموع القوى المؤثرة على المركبة أثناء قيادتها على طريق حقيقي، وذلك من خلال محاكاة تأثيرها على الإطارات وحسابها في نتائج الاختبار. وتتجلى زيادة مقاومة الهواء مع ازدياد السرعة على الطريق في زيادة قوة كبح عجلات المركبة. والهدف هو جعل المركبة على جهاز قياس قوة المحرك تتسارع وتتباطأ بنفس طريقة تسارعها وتباطئها على الطريق الحقيقي. أولًا، يجب معرفة خصائص أداء المركبة على الطريق الحقيقي. للحصول على "معايير الطريق"، يجب قيادة المركبة على طريق مستوٍ مثالي خالٍ من الرياح، مع وضع ناقل الحركة على وضع الحياد، ويُقاس الوقت اللازم للتباطؤ دون استخدام الفرامل على فترات زمنية محددة، مثلاً من 100 إلى 90  كم/ساعة، ومن 90 إلى 80  كم/ساعة، ومن 80 إلى 70  كم/ساعة، ومن 70 إلى 60  كم/ساعة، وهكذا. يستغرق التباطؤ من سرعة عالية وقتًا أقصر، ويعود ذلك أساسًا إلى مقاومة الهواء. تُضبط هذه المعايير لاحقًا في محطة عمل جهاز قياس القوة ، بالإضافة إلى قصور المركبة الذاتي. تُثبّت المركبة، ويُجرى ما يُسمى بـ"مواءمة المركبة". خلال مواءمة المركبة، يُبطئ جهاز قياس القوة تلقائيًا من السرعة المُحددة، مُغيرًا "معاييره الخاصة"، ومحاولًا الحصول على نفس معدل التباطؤ على فترات زمنية مُحددة كما هو الحال على الطريق الحقيقي. تصبح هذه المعايير صالحة لهذا النوع من المركبات. بتغيير قيمة القصور الذاتي المُحاكاة، يُمكن محاكاة قدرة المركبة على التسارع عند تحميلها بالكامل، ومع ضبط الميل، يُمكن محاكاة القوة عند نزول المركبة، إلخ. توجد أجهزة قياس ديناميكية للهيكل في غرف مناخية، حيث يُمكن تغيير درجة الحرارة ضمن نطاق مُحدد، مثلاً من -40 إلى +50  درجة مئوية، أو في غرف ارتفاعات مختلفة، حيث يُمكن فحص استهلاك الوقود عند درجات حرارة أو ضغوط مختلفة، ومحاكاة القيادة على الطرق الجبلية.