Как определить массу нагрузки на валу двигателя?
Вариант "в лоб" найти формулу момента под двигатель.
Насколько я помню момент прямо пропорционален току через двигатель, ну и коэффициенты, которые надо будет нарыть/вычислить/получить экспериментально.
Надо будет получить среднеквадратичное значение тока, по нему вычислять момент М (Н*м). 
Используя момент М (Н*м) и длину плеча l (м) до нагрузки - вычислить нагрузку на валу = M/l и перевести это из Ньютонов в кг или сразу момент в килограммах считать.
Если скорость известна, а тиристор открывается на одно и тоже время, то можно просто составить таблицу:
Используем набор импровизированных нагрузок и замеряем какие при этом обороты.
Строим таблицу, затем график и прикидываем функцию которая приблизительно отразит зависимость скорости от нагрузки для данного двигателя. Используем ее.
на валу может быть "момент", а не "масса". в калькуляторах подобных https://kataltim.ru/krmom.php подставлять значения, подбирая под свои данные. кпд пишется для большинства "стандартных" двигателей на шильдиках, вместе с номинальным напряжением/током и cos(f)