Пересувні тензометричні лабораторії

При проведенні польових досліджень машин, робочий процес яких зв'язаний із їх переміщенням, вимірювальна апаратура зазвичай встановлена в лабораторіях, що можуть переміщуватися разом із машиною, що випробовують. Багатожильний екранований кабель - лінія зв'язку - повинен забезпечувати вільний маневр машини, що випробовують. При значній довжині та масі кабелю це складає істотні незручності, а кабель швидко зношується. Більш сучасні радіометричні пристрої зв'язку, що складаються із компактного радіопередавача, що передає інформацію від датчиків до підсилюючих і реєструючих пристроїв. В цьому випадку виключаються незручності, що зв'язані із використанням кабелів, та полегшує маневр об'єкта при нерухомій лабораторії. Нажаль, апаратура такого роду промисловістю не випускається, а саморобні пристрої мають велику похибку та піддаються перешкодам, що пов'язані з впливом непередбачених радіохвильових процесів в ефірі.

Пересувні лабораторії широко використовуються в техніці випробувань і досліджень різних машин. Вони монтуються на закритих самохідних і причіпних транспортних засобах, добре захищених від впливу атмосферних явищ, обладнаних щитами для розміщення апаратури та контейнерами для зберігання необхідних матеріалів. Лабораторія обладнується блоком живлення електричним струмом, зазвичай у вигляді акумуляторних батарей, зарядного агрегату, стабілізатора напруги і за необхідності має темний відсік, в якому проявляється і обробляється світло чуттєвий осцилографічний папір або плівка. Іноді в складі обладнання лабораторії передбачається апаратура для обробки результатів проведених вимірювань. В якості транспортного засобу, на якому обладнується тензолабораторія, краще використовувати автомобілі підвищеної прохідності чи автобуси, швидкості яких не нижчі швидкостей випробуваних машин. Вимірювальні прилади і устаткування, чутливі до вібрації, варто встановлювати на амортизаторах і вживати заходів запобігання від впливу вологи, перегріву та переохолодження. Приклад планування внутрішнього приміщення пересувної тензолабораторії показано на рис. 4.2.

Для дослідженні робочих процесів машин і їхніх випробувань крім описаних тензометричних систем, служать різні прилади, спеціальні стенди, установки та пристосування. Промисловістю випускається велика номенклатура стандартних приладів. При виборі вимірювальної апаратури, в тих випадках коли прилади, що випускають, по своїм метрологічним властивостях і динамічних характеристиках відповідають поставленій меті, їм варто віддавати перевагу, так як створення спеціальних вимірювальних приладів суттєво збільшує обсяг і вартість робіт.

Основні параметри, що вимірюються в процесі вивчення функціонування будівельних і дорожніх машин: час переміщення, швидкість, прискорення, сила і крутний момент, витрата рідин і газів, температура та ін.

Рис. 4.2. Пересувна тензометрична лабораторія: 1 – відсіки для зберігання матеріалів, кабелів, блоку живлення; 2 – кабелепідтримувач щогла; 3 - додаткове колесо; 4 – робоче місце водія-дослідника; 5 – приміщення вимірювальної лабораторії; 6 – верстак для слюсарних робіт; 7 – приладовий стіл з тензостанцією; 8 – комп’ютерний відсік; 9 – генератор струму; 10 - електрощит

 

Для виміру інтервалів часу застосовуються механічні і електричні секундоміри. Механічні секундоміри випускаються з ціною поділки 0,1 і 0,2 с і забезпечуються, зазвичай, однією або двома секундними стрілками із окремими кнопками, їх похибка становить 11...16 с на добу і залежить від температури. Електросекундоміри із живленням від напруги 220 В і струмом стабілізованої частоти мають дистанційне керування і високу точність. В тензометричних ІВС відмітчики часу вбудовуються в електричну схему реєструючих приладів у вигляді імпульсних датчиків високої стабільності. Таким чином вимірювані величини реєструються в часі.

Швидкості поступального руху випробуваних машин вимірюються реєстрацією часу проходження ділянки певної довжини. Такий спосіб прийнятний у випадках, коли гарантована постійна швидкість руху на заздалегідь виміряній ділянці або можна обмежитися визначенням середньої швидкості руху. Якщо необхідно виміряти поточне значення швидкості поступального руху машин, такий спосіб вимірювань непридатний. Багато транспортних і тягових машин обладнуються приладами для вимірювання швидкості руху - спідометрами. Ці прилади пристосовані тільки для візуального визначення всього пройденого шляху й миттєвої швидкості по кількості обертів і частоті обертання одного з валів трансмісії, зв'язаного з ведучими колесами постійним передаточним числом.

Досить істотну похибку в показаннях спідометра може внести буксування (ковзання) ведучих коліс, яке тим більше, чим більше колова сила на цих колесах. На показання спідометра також впливає силовий радіус пневматичних шин, що залежить від навантаження і внутрішнього тиску. Для підвищення точності вимірювань пройденого шляху і швидкості використовується додаткове колесо (рис. 4.3), шарнірно прикріплене до випробуваної машини, що копіює пройдений нею шлях і має надійний контакт із поверхнею кочення. Шлях і швидкість поступального руху визначають за непрямими показниками – кількості обертів і частоті обертання осі додаткового колеса. Для виміру сумарної кількості обертів і швидкості руху застосовуються механічні лічильники, електромагнітні для вимірювання шляху лічильники імпульсів, тригерні лічильники імпульсів. Механічні лічильники з'єднуються із обертаючим валом безпосередньо або за допомогою механічних передач, а при необхідності встановлення на відстані - гнучким валом. Електроімпульсні та тригерні лічильники вимагають перетворення частоти обертання в електричні сигнали. Тригерні лічильники володіють найбільшою швидкодією, але їхнє застосування виправдане там, де ця перевага особливо важлива.

Миттєві значення кутової швидкості (частоти обертання) вимірюють тахометрами. Шкалу тахометра для вимірювань поступальної швидкості градуюють на підставі співвідношення:

, м/с (4.1)

де u - швидкість, що відповідає даній частоті обертання, м/с; k =0,93...0,99 - коефіцієнт, що враховує деформацію обуда колеса під навантаженням і можливе проковзування; r - радіус колеса, м; n - частота обертання вала, з яким з'єднаний тахометр, хв^-1; i - пе редаточне число між валом тахометра і віссю колеса.

Тахометри за принципом дії бувають відцент­рові, годинникові, фрик­ційні, електричні, магніт­ні, стробоскопічні, пнев­матичні, гідравлічні, віб­раційні. У відцентровому тахометрі від приводного валика приводиться в обертання відцентровий механізм, зв'язаний із стрілкою покажчика. По­ложення обертових мас механізму, а отже, і стрілки залежить від обертання. Для розширення діапазону вимірюваних швидкостей в конструкції передбачено кілька передач між приводним валиком і відцентровим механізмом, кожній із яких відповідає своя шкала.

У годинникових тахометрах годинниковий механізм поєднаний з лічильником обертів. В результаті їхньої спільної дії прилад показує частоту обертання.

При випробуваннях будівельних машин найбільш зручні та широко поширені електричні тахометри. Вимірювальний перетворювач такого тахометра - тахогенератор, що з'єднується з валом, частоту обертання якого вимірюють. Напруга струму, що виробляється тахогенератором і пропорційна частоті обертання якоря, подається на покажчик, шкала якого градуйована в одиницях вимірюваної величини. Якщо виникне потреба то показання тахогенератора можна безпосередньо подавати на записуючий пристрій осцилографа, де зміни швидкості будуть реєструватися синхронно з іншими вимірюваними величинами. Переваги описаного способу вимірювань швидкостей: достатня точність показів (0,2...0,5%), надійність в роботі, можливість дистанційних вимірів і реєстрація отриманих даних.

Прискорення вимірюють з допомогою акселерометрів інерційного типу. Принцип дії полягає в тому, що інерційна маса 1, встановлена на пружному чутливому елементі 2, закріпленому в тому місці, де потрібно вимірювати прискорення, під дією сили інерції прагне переміщуватися стосовно корпуса убік, зворотному напрямку прискорення, створюючи в пружному елементі напруги і деформації тим більші, чим більша сила інерції і прискорення. В якості вимірювальних перетворювачів можуть служити тензорезистори 3. Щоб уникнути впливу резонансних явищ на результати вимірів власна частота коливань акселерометра повинна бути значно вищою (в 5...10 раз) частоти досліджуваного процесу.

Інерційні віброметри - прилади для вимірювання амплітуд і частот вібрацій - засновані на такому ж принципі, з тією лише різницею, що власна частота коливань чутливого елемента з інерційною масою в них повинна бути не менш як в 5…6 разів менша частоти вимірювальних вібрацій.