Динамометричні вимірювальні лабораторії

Досвід використання самохідних лабораторій на автомобілях загального призначення і значно зрослий обсяг випробувань машин у польових умовах привів до необхідності створення спеціалізованих самохідних лабораторій для комплексних випробувань. До спеціалізованих пересувних польових динамометричних лабораторій пред'являють наступні основні вимоги: 1) лабораторія повинна монтуватися на шасі, обладнане пневматичними шинами для того, щоб можна було проводити тести дорожніх машин на будь-яких поверхнях (трав'яному покриві, глинистій, піщаній, бетонній доріжці і т.д.); 2) вона повинна забезпечувати тяговий опір на гаку випробовуваної машини від нуля до максимально необхідного; 3) мати привод на всі осі для більш рівномірного розподілу навантажень; 4) гальмовий пристрій повинний забезпечувати необхідні ступені завантаження і необхідний тяговий опір на всьому діапазоні швидкості руху випробовуваних машин для виявлення їхніх показників; 5) органи керування гальмовим пристроєм повинні бути розміщені в кабіні водія, в оператора повинне бути дублерне керування; 6) динамометрична лабораторія повинна обладнатися вимірювальною й апаратурою, що реєструє.

На даний час створений ряд спеціалізованих динамометричних самохідних лабораторій, розрахованих на створення гальмових зусиль 3...30 тс.

При гальмовому режимі випробовувана машина тягне динамометричну лабораторію і надає рух валові тягового електродвигуна, що у цьому випадку працює в режимі генератора. Енергія, вироблена електродвигуном, поглинається навантажувальними опорами. Виникаючий при цьому гальмовий момент створює гальмове зусилля на гаку випробовуваного об'єкта. Величина гальмового зусилля встановлюється переключенням ступеней навантажувальних опорів і плавно регулюється в цій зоні потенціометром. Додаткове регулювання може бути здійснене зміною числа оборотів дизельного двигуна, тому що при цьому змінюється напруга в обмотці збудження за рахунок відповідної зміни числа оборотів якоря.

Динамометричні лабораторії забезпечуються задніми і передніми буксирними пристроями. Передній призначається для передачі тягового опору динамометричної лабораторії через трос і тензометричну ланку до причіпної скоби випробовуваної машини. Задній буксирний пристрій служить для визначення втрат на перекочування машин методом протягання.

З огляду на те, що тягові випробування займають значне місце в обсязі випробувань дорожніх машин у польових умовах і проведення їх є досить тривалим і трудомістким процесом, вимірювальна апаратура динамометричних пересувних лабораторій звичайно виконується швидкодіючою.

Перші екземпляри динамометричних лабораторій оснащувалися комплектом вимірювальних приладів загального призначення, а керування ними здійснювалося з пульта, електрична схема якого забезпечувала одночасне включення і вимикання всіх датчиків, а також автоматичне наповнення мірного бака. Однак після тягових випробувань процес обробки експериментальних даних, одержуваних у виді діаграм або осцилограм, займав багато часу. Крім того, експериментатор, користуючись цією апаратурою, не міг контролювати одержувані дані під час досліду, що в деяких випадках приводило до необхідності їхнього повторення.

Наступні конструкції динамометричних лабораторій стали оснащувати напівавтоматичною апаратурою, що дає можливість одержувати при випробуваннях машин вимірювані величини в цифровому виді й у заданій розмірності. При цьому вимірювана величина перетвориться в імпульсі електричних сигналів, а час досліду залишається постійним. Сигнали, що надходять від датчиків, фіксуються електронними лічильниками на декатронах.

Вимір стискаючих зусиль проводиться за допомогою тягових тензометричних ланок з різними межами виміру. Від тягової тензометричної ланки сигнал надходить на підсилювач, а потім на інтегруючий мотор, на якому встановлений фотоелектричний датчик обертів. Частота імпульсів, видаваних фотоелектричним датчиком, пропорційна вимірюваному стискаючому зусиллю.

Вимір витрати палива проводиться паливомірним пристроєм, що включає в себе поршневі витратоміри на різні межі виміру. Вимір швидкості здійснюється за допомогою колієвимірювального колеса, на якому встановлений безконтактний датчик, а вимір числа обертів колінчатого вала двигуна - за допомогою генераторного датчика.

Відключення всіх датчиків після закінчення 20 с. відбувається автоматично, і на електронних лічильниках відразу ж після досліду фіксуються середні значення вимірюваних величин.

Для виміру температури води, олії, палива і повітря в лабораторії встановлений електричний термометр, що дозволяє робити вимір в 8 точках.

У комплект апаратури, встановлюваної в динамометричні лабораторії, крім напівавтоматичної вимірювальної апаратури, входять додатковий пульт з підсилювачем і осцилографом і комплект різних датчиків, призначених для розширення можливого застосування лабораторії. У зв'язку з тим, що тягові тензометричні ланки і витратоміри палива мають різні межі виміру, створена апаратура є універсальною і може встановлюватися в динамометричні лабораторії, призначені для випробувань дорожніх машин, що відрізняються по потужності.

Принцип роботи пристрою лабораторії, що реєструє, видно із блок-схеми, приведеної на рис. 4.1. Пристрій, що реєструє, одержує інформацію в імпульсній формі від п'яти датчиків: часу 1, стискаючого зусилля 2, обертів двигуна 3, витрати палива 4 і швидкості 5. Кожен параметр, крім часу, характеризується зміною частоти імпульсів від нуля до максимальної, заздалегідь заданої. Максимальна частота імпульсів відповідає максимальному значенню вимірюваного параметра. Від датчиків сигнали надходять на вхідні пристрої, а потім на ключі К1-К6. Ключі керуються електронним реле 6 і 7. У вихідному стані з електронного реле 6на ключі К1-К4, К6 із реле 7 на ключ К₅ подається низький потенціал напруги, при якому ключі закриті. При пуску реле 6 і 7 подають сигнал з великим потенціалом, відкриваючи ключі К₁ - К₄, через відкриті ключі імпульсні сигнали від вхідних пристроїв надходять на лічильники. Через 20 с., коли на рахунковій декаді 6 буде зареєстрований тисячний імпульс (частота датчика часу 50 гц), з виходу рахункової декади 6 на електронне реле 6 подається імпульс, що зупиняє, реле спрацьовує і на його виході з’являється низький потенціал. Ключі замикаються і рахункові декади 1 – 4 і 6 припиняють рахунок. Імпульс, що зупиняє, на електронне реле 7 подається від рахункової декади 2 у момент реєстрації тисячного імпульсу від початку рахунка імпульсів, що надходять від датчика обертів двигуна.

На об'єкті випробувань може бути встановлено два комплекти датчиків: основний комплект - для зняття тягової характеристики самохідних машин і додатковий - для виміру інших параметрів, які необхідно буває вимірювати при випробуваннях. В основний комплект входять тягові тензометричні ланки, витратоміри палива, датчики для виміру числа оборотів двигуна і теплового стану вузлів машини і колієвимірювальне колесо, а також головні телефони для зв'язку оператора з водієм. Усі датчики основного комплекту приєднані до сполучної коробки.

 

Рис. 4.1 Блок-схема пристрою, що реєструє

 

Додатковий комплект датчиків складається з восьми тензометричних вузлів, різного роду відмітчиків і реохордних датчиків і в кожному окремому випадку має номенклатуру, необхідну для проведення даного виду досліджень. Додатковий комплект датчиків підключається до іншої сполучної коробки.

Сполучні коробки герметично закриті, а всередині них розташовані клемні панелі, що служать для підпайки проводів від датчиків. На лицьових панелях коробок установлені штепсельні рознімання, до яких приєднані багатожильні кабелі, що з'єднують датчики з вимірювальною апаратурою.

Система із гнучких кабелів підтримується від провисання кабеле-підтримуючим пристроєм, змонтованим на передньому буфері автомобіля.

При транспортуванні підтримуючу стрілу складають і перевозять на буфері.

Сигнали від датчиків через сполучні коробки по кабелях подаються на вхідну панель, установлену на кузові динамометричної лабораторії і постачену таким же комплектом штепсельних рознімань, як і сполучні коробки, що маються на випробовуваній машині. Вхідна панель має додаткове рознімання для приєднання кабелю від тягової ланки.

Електричні сигнали з вхідної панелі подаються на розподільну панель, розташовану усередині кузова, що дозволяє робити комутацію як вимірювальних, так і керуючих ланцюгів.

Вимірювальна апаратура динамометричних лабораторій складається з двох основних вузлів: головного і додаткового пультів керування.

На головному пульті керування розташовані всі елементи напівавтоматичної вимірювальної апаратури і деякі допоміжні пристрої.

На додатковому пульті розташовані прилади, призначені для реєстрації досліджуваних процесів на стрічці осцилографа. У комплект цієї апаратури входять: магнітоелектричний осцилограф, блок живлення осцилографа, комутаційна панель, панель з елементами керування і контрольних приладів.

Електроживлення вимірювальної апаратури динамометричної лабораторії може здійснюватися як від бензоелектричного агрегату, так і від мережі перемінного струму 220 В.Усі пристрої, що відносяться до електроживлення, і керування ними зосереджені в силовій шафі.