Шпора по основам научных исследований и испытаний ДВС - файл n1.docx

приобрести
Шпора по основам научных исследований и испытаний ДВС
скачать (870.6 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.docx871kb.01.06.2012 13:20скачать

n1.docx

  1   2   3
1. Научные исследования ДВС. Отличия типовых испытаний от исследовательских испытаний ДВС.

Испытания двигателя представляют собой проверку в действии, в работе качеств, свойств двигателя, а также его пригодность. В зависимости от назначения различают испытания: исследовательские; доводочные; приемочные (государственные); контрольные; приемо-сдаточные и эксплуатационные. Сообразно с характером испытаний их разделяют на две большие группы: исследовательские и типовые.

К типовым относят испытания, регламентируемые ГОСТами на испытания двигателей, условия испытаний постоянны и, как правило, не меняются. Типовыми являются скоростные, нагрузочные и регулировочные испытания. В процессе типовых испытаний проводится следующий перечень видов оценок:

1. Техническая экспертиза.

2. Оценка рабочих показателей двигателя.

3. Энергетическая оценка (оценка электропривода).

4. Оценка безопасности и эргономичности изделия.

5. Эксплуатационно-технологическая оценка.

6. Оценка надежности.

7. Экономическая оценка.

Исследовательские испытания регламентируются только по нормам безопасности и по метрологическим нормам измерений. Всю остальную программу испытаний ученые разрабатывают лично, в соответствии с целью испытаний. Цели разнообразны, например, нам необходимо узнать, через какое время и при каких условиях двигатель окончательно выйдет из строя. Если необходимо, условия испытаний изменяют в нужных пределах и корректируют в процессе выполнения программы. Обязательно уточняют комплектность испытуемого двигателя, поскольку на привод его вспомогательных агрегатов затрачивается часть мощности. Стендовые испытания в большинстве случаев проводят со снятыми лопастями вентилятора, отключенным компрессором и т. д.

При определении характеристик двигателя количество точек замера должно быть не менее 6-8, если это в полной мере позволяет выявить закономерность протекания экспериментальной взаимосвязи обследуемых параметров.

2. Концепция интегрирования моделирования и испытаний ДВС.

Одной из основных задач инженера ДВС является разработка и выпуск совершенных и высокоэкономичных поршневых ДВС. Для решения этой важнейшей задачи необходимы исследования рабочего процесса, прочностных и динамических параметров на этапе проектирования. В свою очередь рабочий процесс определяет конструктивные параметры двигателя, количественно отражает физическую сущность теплового двигателя - преобразование химической энергии топливовоздушной смеси в механическую работу. Основные параметры рабочего процесса, давление, температура и состав рабочего вещества в цилиндре, - исходные для дальнейших расчетов двигателя на прочность, термонапряженность, надежность. Сложность физико-химических процессов, происходящих в цилиндре поршневой машины, затрудняет построение адекватной методики термодинамического расчета рабочего процесса. Это, прежде всего, связано с недостаточной ясностью в физике механизма распространения пламени и условий теплопередачи между рабочим веществом и конструктивными элементами двигателя. Значительные трудности вызывает моделирование газодинамики впускных и выпускных органов двигателя.

Методы расчета рабочего процесса поршневого двигателя можно разделить на два больших класса — аналитические и численные. Анал. методы анализа раб, пр-са в силу разного рода допущений, идеализирующих пр-сы, протекающие в цилиндре, не позволяют построить адекватную мат. модель дв-ля и дают в основном качественные оценки его технико-экономических показателей.

Этот недостаток аналитических моделей в особой степени проявился в последнее десятилетие в связи с возросшей актуальностью проблемы загрязнения атмосферы городов токсичными выбросами двигателей автомобильного транспорта. Разработка малотоксичных рабочих процессов поршневых двигателей тесным образом связана с математическим моделированием процессов образования токсичных компонентов, что невозможно сделать, основываясь на аналитических методах. Использование численных методов моделирования, ориентированных на применение ЭВМ, значительно расширяет возможности математического моделирования, включая в модель факторы, не учитываемые ранее: реальный закон теплопередачи, диссоциация продуктов сгорания, кинетический механизм образования их отдельных компонент и другие, имеющие достаточно обоснованное физическое толкование.

Важным преимуществом численных моделей является их гибкость и возможность постановки и решения на их основе той или иной задачи оптимизации рабочего процесса, а также возможность создания системы автоматизированного проектирования двигателя, центральным элементом которой является математическая модель его рабочего процесса.

Другими словами, численное моделирование позволяет нам определять значения параметров, которые мы не можем измерить при проведении реального эксперимента, т.к. это либо тяжело, либо дорого, либо просто невозможно (например, расход воздуха через двигатель). После испытания имитационной модели и оценке полученных результатов, проводят реальный эксперимент, который и позволяет нам сделать вывод об адекватности созданной нами модели.


3. Научный метод в исследованиях ДВС.

Научный метод — совокупность основных способов получения новых знаний и методов решения задач в рамках любой науки.

Метод включает в себя способы исследования объектов, систематизацию, корректировку новых и полученных ранее знаний. Умозаключения и выводы делаются с помощью правил и принципов рассуждения на основе эмпирических (наблюдаемых и измеряемых) данных об объекте. Базой получения данных являются наблюдения и эксперименты. Для объяснения наблюдаемых фактов выдвигаются гипотезы и строятся теории, на основании которых формулируются выводы и предположения. Полученные прогнозы проверяются экспериментом или сбором новых фактов.

Важной стороной научного метода, его неотъемлемой частью для любой науки, является требование объективности, исключающее субъективное толкование результатов. Не должны приниматься на веру какие-либо утверждения, даже если они исходят от авторитетных учёных. Для обеспечения независимой проверки проводится документирование наблюдений, обеспечивается доступность для других учёных всех исходных данных, методик и результатов исследований. Это позволяет не только получить дополнительное подтверждение путём воспроизведения экспериментов, но и критически оценить степень адекватности экспериментов и результатов по отношению к проверяемой теории.

Как правило, исследовательская работа студента кафедры ДВС проходит через следующие этапы:

1) Выдвигается гипотеза. Как правило, гипотеза высказывается на основе ряда подтверждающих её наблюдений (примеров) и поэтому выглядит правдоподобно. Гипотезу впоследствии или доказывают, превращая её в установленный факт (теорию), или же опровергают (например, указывая контрпример), переводя в разряд ложных утверждений.

2) Построение теории. Теории формулируются, разрабатываются и проверяются в соответствии с научным методом.

3) Создание модели исследуемого объекта. Моделирование — это изучение объекта посредством моделей с переносом полученных знаний на оригинал.

4) Оценка адекватности модели. Применительно к ДВС осуществляется путем сравнения результатов реального эксперимента и численного. Модель не может быть частично адекватной: либо да, либо нет.

5) Интерпретация. Подразумевает построение выводов по полученным данным.

6) Реализация, т.е. практическое использование моделей и результатов моделирования.

4. Электрические тормозные устройства.

Современные тормоза этого типа представляют собой электрические машины в балансирном исполнении, вал которых соединяют с валом испытуемого двигателя.

Механическая энергия двигателя в таких тормозах преобразуется в электрическую. Но поскольку электрические машины обратимы, то в случае питания электроэнергией от внешнего источника тока они превращаются в электрический двигатель и преобразуют электрическую энергию в механическую. Благодаря этим свойствам электрические тормоза выгодно отличаются от гидравлических и других тормозных устройств.

Электрические тормоза позволяют прокручивать вал испытуемого двигателя, приводит холодную приработку его после сборки, пусках в ход без использования стартера, определять величину механических потерь в нем и т. д. При наличии определенных условий энергию электр-х тормозов целесообразно отдавать в общую электрическую сеть лаборатории и таким образом утилизировать механическую энергию испытуемых двигателей внутреннего сгорания. Для торможения двигателей используют машины как переменного, так и постоянного тока, называя их, соответственно, тормозами переменного и постоянного тока.

Тормоза переменного тока – это асинхронные или синхронные электрические машины, регулируемые с помощью реостатов в различных машинах преобразователей.

Регулирование реостатами применяют в асинхронных машинах с фазным якорем, в цепь которого включают управляемое сопротивлением. Что бы обеспечить плавное регулирование применяют жидкостные реостаты. Только они слишком громоздкие и неудобны в эксплуатации.

Тормоза постоянного тока базируются на машинах с независимым смешанным возбуждением и одновременно регулирование силы тока в цепи якоря. Такие тормоза отличаются плавностью и широкими пределами регулирования скоростных и нагрузочных режимов. Поэтому они находят преимущественное применение особенно для исследовательских целей.

5. Испытания ДВС: типовые и исследовательские. Использование результатов испытаний.

Испытания двигателя представляют собой проверку в действии, в работе качеств, свойств двигателя, а также его пригодность. В зависимости от назначения различают испытания: исследовательские; доводочные; приемочные (государственные); контрольные; приемо-сдаточные и эксплуатационные. Сообразно с характером испытаний их разделяют на две большие группы: исследовательские и типовые.

К типовым относят испытания, регламентируемые ГОСТами на испытания двигателей, условия испытаний постоянны и, как правило, не меняются. Типовыми являются скоростные, нагрузочные и регулировочные испытания.

Исследовательские испытания регламентируются только по нормам безопасности и по метрологическим нормам измерений. Всю остальную программу испытаний ученые разрабатывают лично, в соответствии с целью испытаний. Цели разнообразны, например, нам необходимо узнать, через какое время и при каких условиях двигатель окончательно выйдет из строя. Если необходимо, условия испытаний изменяют в нужных пределах и корректируют в процессе выполнения программы.

Результаты испытания используются в зависимости от того на что направлены исследования в общем.

По данным типовых испытаний на определение мощностных и экономических показателей и результатам микрометража, проводимого перед началом и по окончании испытаний на надежность, определяют износ основных деталей и выявляют стабильность параметров двигателя. По окончании типовых испытаний составляют отчет, в котором отмечают: соответствие двигателя проектному заданию, современность и совершенство его конструкции, уровень технико-экономических показателей, надежность (безотказность), пусковые качества, а также возможности дальнейшего развития и улучшения конструкции.

Исследовательские испытания могут охватывать решения гораздо большего числа проблем. Результаты таких испытаний используют для уточнения методов расчета элементов, механизмов и систем двигателя или выбора для них оптимальных вариантов конструкции. При необходимости и в интересах экономии средств, уменьшения объема работ и повышения точности результатов прибегают к методам моделирования, проводят испытания на безмоторных установках, одноцилиндровых отсеках двигателей и т. д.


6. Нагрузочные характеристики ДВС.

Характеристики, выявляющие закономерность изменения ряда параметров двигателя в зависимости от изменения нагрузки при заданном постоянном числе оборотов вала, называют нагрузочными.

При снятии нагрузочных характеристик двигатель прогревают до нормального теплового состояния, выводят его на заданный скоростной режим и постепенно увеличивают открытие дросселя в двигателях с внешним смесеобразованием или перемещают рейку топливного насоса в дизелях от положения, соответствующего холостому ходу на данном скоростном режиме, до полного их открытия или предельного положения, сохраняя заданный скоростной режим путем нагружения (разгружения) двигателя с помощью тормоза. В качестве независимого переменного параметра ГОСТы рекомендуют в этом случае принимать мощность, развиваемую двигателем. Однако независимыми переменными могут служить среднее эффективное давление ре, показание динамометра тормоза Р, часовой расход воздуха Gв, относительное открытие дросселя или перемещение рейки насоса (в дизелях) и другие параметры, характеризующие загруженность двигателя. Для двигателей с искровым зажиганием удобным параметром является, например, давление во впускном трубопроводе рвп, пропорционально которому изменяется наполнение цилиндров.

Обычно н.х. представляют собой графики часового GT и удельного ge расходов топлива, характеризующих изменение этих параметров по одному из указанных выше независимому переменному. При необходимости характеристику дополняют графиками разрежения ?рвп, возникающего во впускном трубопроводе, коэффициента избытка воздуха ?, угла опережения зажигания ?° и другими параметрами.

Нагрузочные характеристики, снятые для ряда чисел оборотов вала, позволяют судить о закономерности часового расхода топлива по мере увеличения нагрузки, выявляют минимальные удельные расходы топлива.

хар-ка карбюраторного дв-ля
7. Организация лаборатории исследований и испытаний ДВС.

Лаборатория предназначена для проведения экспериментов и научных исследований учёных и исследователей. Может быть присоединенной к ВУЗу или НИИ. Состав оборудования (установки, приборы и инструменты) весьма специфичен и зависит от направления исследований лаборатории и размеров финансирования.

Лаборатория исследований и испытаний ДВС должна отвечать техническим, санитарным требованиям, а также требованиям техники безопасности.

Современные лаборатории для испытания двигателей размещают в отдельных зданиях или в корпусах, спланированных для таких именно целей, как делают это на моторостроительных заводах. Инженерное оборудование рассчитывают и проектируют так, чтобы к каждому объекту испытаний подавались потребные количества электрической энергии, воды, воздуха, топлива, масла, а также удалялись от них в атмосферу отработавшие газы. Такие помещения обязательно оборудуют приточно-вытяжной вентиляцией, развитыми обособленными канализационными коммуникациями, устройствами для эффективного глушения шума отработавших газов двигателей, подъемными и транспортными средствами и т. д. Для размещения многих инженерных устройств и части оборудования лабораторные помещения строят с емкими техническими подвалами.

Испытательные установки проектируют с учетом особенностей конкретных типов двигателей и, как правило, располагают в обособленных друг от друга помещениях, причем каждую такую ячейку (бокс) разделяют на моторную часть, в которой устанавливают испытуемый двигатель, и пультовую для испытателей. Последнюю выносят иногда в общий зал для наблюдений. Благодаря этому обслуживающий персонал оказывается в помещении, изолированном от моторной части бокса, и может работать в спокойных, условиях, управляя двигателем на расстоянии. Визуальное наблюдение за работающим двигателем ведется через застекленный проем в звуконепроницаемой перегородке.

Чтобы повысить эффективность гашения шума, в лабораториях стены облицовывают панелями из пористых материалов. В порах звуковые волны вызывают колебания воздуха и вследствие возникновения внутреннего трения звуковая энергия колебаний частично преобразуется в тепло. Наиболее употребительными являются волокнисто-пористые материалы (стекловолокно, минеральная шерсть, шлаковая вата, отходы капронового волокна и т. п.). Под моторные боксы типовых испытаний отводят 30-40 м2 площади, высота потолков в них составляет 4—6 м, а глубина технических подвалов около 4 м.


8. Измерение сил: механические динамометры.

Механические динамометры находят самое широкое применение при измерении крутящего момента двигателя. Выполняют их в виде рычажных систем с маятниковыми, реже с пружинными весами. Ранее для этих целей в основном служили многорычажныс весы десятичного типа. И теперь они находят еще применение при испытании мощных тихоходных стационарных двигателей.

Поскольку такие весы не реверсивны, то в промежуточном звене динамометра предусматривают специальное реверсное устройство, работающее следующим образом. Когда сила Р, приложенная к рычагу тормоза, направлена вверх, то, действуя на тягу 8, через рычаг 7 она передается на тягу 6, перемещая ее вниз, а через рычаг 5 и тягу 4 нагружает коромысло 2 весов. При направлении вниз сила Р, минуя реверсное устройство, непосредственно действует на тягу 6 в том же направлении, нагружая, следовательно, коромысло весов независимо от направления вращения ротора тормоза. Груз обеспечивает уравновешивание коромысла весов при положении гири на нулевом делении ее шкалы, а уравновешивание силы и определения ее значения достигают путем перемещения гири по коромыслу.



Маятниковые динамометры отличаются компактностью, наглядностью, простотой в эксплуатации и позволяют автоматически, не перемещая гирю-груз, уравновешивать действующую силу Р. Маятниковые весы не искажают показаний под влиянием остаточных деформаций, как, например, пружинные, и, будучи реверсивными позволяют измерять нагрузку при любом направлении вращения ротора тормоза. Обладая свойствами поглощать незначительные колебания, маятник не затрудняет отсчета при случайных колебаниях нагрузки, что присуще рычажным весам. Но так же, как и для других аналогичных приборов, для них важно уменьшение трения в сочленениях и уравновешивание собственного веса тяг маятника.

Принцип действия маятникового весового устройства следующий. На рычаге длиной l подвешен груз Q, который вместе с сектором радиуса г может поворачиваться около оси О. К сектору, выполненному в форме квадранта, т. е. сектора с углом 90°, посредством ленточной тяги прикладывается измеряемая сила Р. Очевидно система придет в равновесие, когда момент от силы Р будет равен моменты от силы Q относительно точки О.
9. Стендовое оборудование для испытания ДВС.

Испытания ДВС проводят с целью оценки показателей работы двигателя, анализа и сравнения полученных результатов, проверки качества проведенного ремонта. Как результат: определение эффективности конструктивных особенностей и технического состояние оборудования.

Вот некоторые возможности испытательного стенда:

• Прежде всего, это проверка качества сборки двигателя;

• Испытания дают возможность регулировать ДВС;

• Испытательный стенд позволяет провести холодную обкатку двигателя без нагрузки;

• Также проводится горячая обкатка под нагрузкой;

• Осуществляется проверка параметров двигателя посредством приемосдаточных и предъявительских испытаний.

• Возможность наблюдения за ходом процесса, предоставление информации о выходе показателей за установленные пределы, определение возможных причин неисправностей.

Состав стенда:

  1. Рама стенда, на которой устанавливается испытуемый двигатель (ДВС) соединенный карданным валом с асинхронным электродвигателем и другие необходимые системы и устройства

  2. Приводной асинхронный электродвигатель для запуска, вращения и торможения дизельного двигателя

  3. Преобразователь частоты для управления электродвигателем

  4. Датчик частоты вращения (энкодер)

  5. Электронные платы для связи преобразователя частоты с датчиком вращения и компьютером

  6. Рекуператор для передачи энергии торможения в промышленную сеть

  7. Промышленный компьютер для регистрации сигналов датчиков, управления преобразователем частоты и асинхронным двигателем и выполнения алгоритма (методики) обкатки

  8. Датчики, кабели, блоки питания датчиков и электронных плат

  9. Программно-методическое обеспечение

  10. Вспомогательные системы: питания ДВС воздухом, удаления отработавших газов, топливная система питания ДВС, питания и регулирования температуры масла, питания и регулирования температуры охлаждающей жидкости. Допускается изготовление вспомогательных систем непосредственно Заказчиком.

Стенд, в качестве дополнительной опции, может быть оборудован исполнительным механизмом для управления подачей топлива и датчиком крутящего момента.

10 Состав оборудования современной лаборатории ДВС

Моторный бокс оснащен кран-балкой с электрической талью, грузоподъемностью 3 Т (примерно 30 кН). Испытуемый двигатель установлен в нем на подмоторную плиту и муфтой соединен с электрической тормозной машиной постоянного тока мощностью 200 кВт, которая сблокирована с прибором (динамометром) для замера крутящего момента. В боксе размещены также масло- и водоводяной радиаторы, с помощью которых поддерживают необходимый тепловой режим испытуемого двигателя. Приемники отработавших газов соединены с выпускным трубопроводом . Последний заглублен до 3 м и с небольшим уклоном выведен в общий коллектор выпуска отработавших газов. Кроме слесарного верстака , в моторном боксе нет другого вспомогательного оборудования, а электрические агрегаты, обслуживающие тормозную машину, размещены в отдельном помещений лаборатории — умформерной, т. е. вынесены за пределы бокса.

Помимо основного стендового оборудования лаборатория также должна быть оснащена средствами защиты в чрезвычайных ситуациях, например пожаров и т.д.


12. Обработка индикаторных диаграмм ДВС

Обычную обработку индикаторных диаграмм сводят к определению давлений в цилиндре двигателя по углу поворота вала в нескольких характерных для нее узловых точках. Используя, исходные данные диаграмм, можно провести более детальный обсчет их параметров. Например, определить: площадь индикаторной диаграммы и среднее индикаторное давление, показатели политроп сжатия и расширения; жесткость работы двигателя; величины абсолютных температур; закономерность выделения тепла при сгорании топлива и т.д.

Мы можем сделать некоторые выводы о процессах, протекающих в цилиндре двигателя, даже если просто проведем визуальный осмотр индикаторной диаграммы. Например, рассматривая индикаторную диаграмму жесткости сгорания в двигателе и наблюдая на графике сильные колебания, мы можем сделать вывод, что в цилиндре происходят процессы детонации, которые влекут большие нагрузки на детали ЦПГ.

Для выполнения исключительно трудоемкой детальной обработки индикаторных диаграмм в настоящее время широко применяют быстродействующие электронные вычислительные машины, которые в несколько минут выдают результаты расчетов всех важнейших показателей рабочего цикла двигателя. На практике применяют ряд расчетных методик (НАМИ, ЦНИДИ и др.).

Согласно этим методикам, для целей обработки на ЭВМ индикаторную диаграмму задают в виде таблицы значений, выражающих в миллиметрах величины угла поворота вала и соответствующие им давления. Для этого индикаторную диаграмму с помощью светового ящика переносят на миллиметровую бумагу, добиваясь хорошего совмещения сантиметровой сетки миллиметровки с градусной шкалой диаграммы по оси абсцисс.

Рекомендуется вносить в таблицу значения через каждые 2° поворота коленчатого вала (п.к.в.) и отсчет угла поворота вести от начала такта впуска.

Далее определяют масштабы давлений и углов поворота коленчатого вала, проводят атмосферную и нулевую линии, наносят характерные точки: b.m.t, начало видимого горения, фазы газораспределения. Затем исходные данные также как и программу, заносят на перфокарты и вводят в машину. В результате обработки индикаторной диаграммы на ЭВМ можно получить достаточно подробные сведения о рабочем процессе испытуемого двигателя.

13. Условия устойчивой работы системы тормозная установка – ДВС

Устойчивость торможения характеризуется свойствами тормоза сохранять заданную скорость при неизменном положении регулирующих органов тормоза и двигателя и быстро восстанавливать ее в случаях кратковременных нарушений равновесия между крутящим и тормозным моментами.

Устойчивость тормозов предопределяется особенностями характеристики тормоза, которую в общем случае можно представить в виде степенной зависимости Ne=anm.

Если, положим, мощность двигателя по какой-либо причине несколько возросла, то повысится и число оборотов п на определенную величину n, зависящую от показателя m. Очевидно, большему значению m соответствует меньшая величина n. Механические и индукторные тормоза имеют показатель m = 1, электрические — 2 и гидравлические — 3, из чего следует, что наибольшей устойчивостью обладают гидравлические тормоза.

Действительно, если на график нанести характеристики указанных тормозов, принимая за исходные одну и ту же мощность при одинаковых оборотах вала, то оказывается большую величину n имеют механический и индукторный тормоза, а меньшую — гидравлический. Электрические тормоза обладают меньшей устойчивостью, чем гидравлические.

Однако приведенные закономерности характерны для условий большой загрузки тормозов при работе испытуемых двигателей на режимах полной или близкой к этому нагрузках. С такими нагрузками автомобильные и тракторные двигатели проходят испытания лишь на безотказность (надежность). В большинстве других испытаний эти режимы используют сравнительно короткое время. Поэтому важно, чтобы тормоз сохранял присущую ему устойчивость на частичных нагрузках. А это определяется не только его принципиальными, но и конструктивными особенностями. Так, дисковые и штифтовые гидравлические тормоза при работе на малых нагрузках и с относительно небольшим числом оборотов вала далеко не удовлетворяют нужным требованиям.

Вследствие небольшой радиальной толщины водяного кольца и трудностей, связанных с формированием правильной, его геометрии, указанные гидравлические тормоза при частичном заполнении работают неустойчиво и в этих условиях значительно уступают электрическим.

Кроме устойчивости и для успешной эксплуатации тормозов большое практическое значение имеет стабильность торможения, т. е. свойство тормоза достаточно долго поддерживать установленный тормозной момент. С этой точки зрения предпочтительнее также тормоза постоянного тока. Стабильность их гораздо выше дисковых, и штифтовых гидравлических тормозов. На второе место можно поставить лопастные гидравлические тормоза, ротор которых полностью омывается водой на всех нагрузочных режимах.

В целом электрические тормоза постоянного тока обеспечивают более приемлемые условия для совместной с двигателем устойчивой и стабильной работы испытательных установок. Тем более, управление современных электрических тормозов, как правило, автоматизируют, что позволяет в любом случае поддерживать заданный скоростной режим. Автоматизация управления вообще сглаживает недостатки тормозов, но такое, весьма удобное регулирование по скорости применяют пока в электрических тормозных устройствах. Это обстоятельство следует учитывать при выборе типа тормоза.



14. Функциональная схема измерительного устройства: типовые звенья

В измерительных приборах каждое преобразование величин входных в выходные рассматривают как отдельное звено прибора. При анализе приборов звенья их условно изображают в виде прямоугольника со стрелками, указывающими направление действия физических величин. Например, жидкостный манометр представляет собой прибор с одиночным звеном. Входными для него являются величины: разность давлений р1р2 и температура t окружающей среды, поскольку она влияет на объем жидкости, а выходной величиной — суммарное перемещение менисков, равное Н.

Когда выходные величины малы, в приборы вводят усилительные звенья, включаемые обычно последовательно первым звеньям. Цепочку взаимосвязанных в определенной последовательности звеньев называют структурной схемой прибора. В зависимости от места, которое занимает звено в структурной схеме измерительного прибора, различают первичные, промежуточные и конечные, или выходные, звенья.

Первичные звенья контактируют с изучаемой средой и образуют чувствительный элемент прибора. Если чувствительный элемент преобразует измеряемую физическую величину в параметры другой физической величины, то его называют первичным преобразователем информации; в других случаях — приемником. Приемники должны, следовательно, передавать измеряемую величину в измерительную цепь без искажений. Примером этого может служить измерение статического давления в сосудах и трубопроводах через отверстие в стенке последних.

Промежуточные звенья передают физические величины по измерительной цепи от первичных к конечным выходным звеньям. При передаче и одновременном увеличении механических перемещений применяют рычажные, шестеренчатые и другие механизмы, соответственно которым звенья называют передаточно-множительными механизмами. Если используются иные принципы преобразования, промежуточные звенья называют усилительными, согласующими, выпрямительными и т. д.

В зависимости от способа преобразования информации в промежуточном звене все измерительные приборы разделяют в настоящее время на две большие группы: с амплитудными, называемыми также аналоговыми, преобразователями и с дискретными преобразователями.

Конечные звенья образуют указатель или регистрирующую выходную часть прибора, которую снабжают шкалой, цифровым указателем (при дискретном счете) или автоматическим записывающим устройством.



15. Погрешности измерительных устройств: статические и динамические

Известно, что измерения не могут быть выполнены абсолютно точно и всегда содержат некоторую ошибку. Несмотря на разнообразие причин, характера и природы ошибок измерений, все погрешности разделяют на два основных вида: объективные и субъективные.

Объективные погрешности возникают вследствие несовершенства принятого метода измерения, особенностей конструкции прибора и влияния внешних условий на процесс измерения. При этом различают погрешности: статические, наблюдаемые при измерении постоянных по времени величин, и динамические, наблюдаемые при измерении переменных по времени величин.

Статические и динамические погрешности образуют категорию так называемых систематических погрешностей.

К объективным относят также категорию случайных погрешностей.

Статические погрешности складываются: во-первых, из погрешностей, связанных со свойствами материалов, технологией их обработки, качеством изготовления и сборки деталей прибора и другими параметрами прибора-инструмента; во-вторых, из погрешностей, связанных только с методикой измерения, положенной в основу построения данного прибора. В силу этого статические погрешности разделяют на инструментальные и методические.

К инструментальным погрешностям относят погрешности, возникающие от трения, излишних зазоров в опорах, неточности изготовления, сборки и регулировки узлов, изменения упругих свойств и линейных размеров деталей с течением времени, в связи с перегрузками и изменением температуры и т. д.

Чтобы уменьшить инструментальные погрешности, в приборах применяют специальные материалы, вводят компенсаторы, экранирование, герметизацию и, как правило, оговаривают рабочие пределы внешних условий.

Методические погрешности обусловливаются самим принципом построения прибора. Они не связаны с многочисленными факторами, порождающими инструментальные погрешности. Поэтому уменьшить или устранить их можно лишь путем изменения или замены схем и методов, положенных в основу работы звеньев измерительного прибора.

Динамические погрешности обусловливаются инерционными свойствами прибора. Наличие механической, тепловой и других видов инерционности приводит к тому, что показания прибора запаздывают при изменении входной величины или достигают нового значения после длительного затухающего колебания (успокоения), или же нарастают (уменьшаются) пропорционально скорости изменения входной величины.

Колебательное движение подвижных частей прибора порождает амплитудные и фазовые погрешности вследствие перемещения системы в новое положение равновесия. Пока колебательное движение не прекратилось или амплитуда колебаний не уменьшилась до приемлемого предела, производить отсчет не следует.

16. Методы определения шума и вибраций ДВС.

Звук – колебательные явления в определенном интервале частот, воспринимаемых органами слуха.

Шум – это совокупность апериодических звуковых явлений разной интенсивности и частоты. Также можно сказать, что шум – это любое неблагоприятное звуковое явление. Уровень шума чаще всего измеряют в децибелах.

Вибрации – процесс распространения механических колебаний в твердом теле. Для вибраций характерна низкая частота (до 100 Гц) и большая амплитуда (0,003 - 0,5мм). Вибрации принято характеризовать величинами колебательного перемещения, скоростью и ускорением.

Спектры шумов исследуют с помощью так называемых объективных шумомеров, состоящих из датчика (микрофона или акселерометра), воспринимающего звуковое давление или вибрацию, измерительного звена, выполняемого в виде лампового усилителя и называемого обычно шумомером, или виброметром, и выходного звена — указателя, проградуированного в дБ.

Вибродатчики (вибропреобразователи) в зависимости от назначения позволяют измерять как относительные, так и абсолютные параметры колебательных процессов (перемещения, скорости, ускорения). Для определения, например, виброизоляции применяют датчики относительных перемещений, а энергию колебаний источника оценивают датчиками скорости или ускорения. В настоящее время исключительное распространение получили датчики ускорения, а другие параметры вибрации определяют с помощью специальных интеграторов, позволяющих преобразовывать ускорения в нужные выходные параметры. Обычно используют емкостные, индуктивные, тензорезисторные и пьезоэлектрические датчики. Последние наиболее распространены, поскольку они обладают высокой чувствительностью и широким диапазоном измеряемых частот.

Кроме указанных шумомеров и виброметров, для исследования шума и вибраций применяют многоканальные усилители-анализаторы, позволяющие одновременно получать необходимые характеристики исследуемых процессов в различных точках испытуемого объекта. Это особенно важно при оценке звукоизоляции, определении направлений распространения шума и вибраций при исследовании случайных процессов и особенно неустановившихся режимов работы двигателей. Анализаторы шума подразделяют на фильтровые и гетеродинные.

17. Сопоставление результатов испытаний

Материалы, получаемые при испытании одного и тем более разных двигателей и в разное время, можно сопоставлять лишь после соответствующей обработки и приведения их к единым или так называемым стандартным условиям. На некоторых режимах работы степень сопоставимости испытаний вообще предопределяется выбором параметров, по которым устанавливают нужный режим и контролируют соблюдение его в процессе испытаний.

Без выполнения названных условий бывает трудно, а чаще всего невозможно сравнивать между собой результаты отдельных одноименных испытаний. Причины этого заключаются, во-первых, в том, что показатели двигателей, кроме всего, зависят от параметров окружающей среды, т.е. от давления, температуры и влажности атмосферного воздуха, которые могут иногда изменяться от замера к замеру; во-вторых, при работе на частичных нагрузках возникают трудности с воспроизведением нужных режимов испытаний.

Давление атмосферного воздуха и индикаторная мощность, развиваемая двигателями без наддува, как известно, связаны между собой почти прямолинейной зависимостью, если температура и влажность воздуха неизменны. В таких случаях можно с достаточной для практики точностью считать, что значения индикаторной мощности Ni и N'i и абсолютного атмосферного давления Bt и B't находятся в соотношении Ni/N'i=Bt/B't.

Влажность атмосферного воздуха пропорционально снижает плотность сухого воздуха и, следовательно, весовую долю его во влажном воздухе при данных температуре и абсолютном барометрическом давлении. Поэтому с увеличением влажности атмосферного воздуха индикаторная мощность двигателя уменьшается прямо пропорционально весовой доле сухого воздуха во влажном.

Влияние температуры воздуха на величину индикаторной мощности двигателя легко можно выявить, если исходить из хорошо известного положения, что . Иными словами, при условиях сохранения одинаковыми величин ?i, ? и n, индикаторная мощность изменяется прямо пропорционально изменению количества воздуха GB, поступающего в цилиндры двигателя в единицу времени.

Приведение эффективной мощности к стандартным атмосферным условиям не отличается от рассмотренной, когда Ne изменяется примерно пропорционально величине Ni.

Приведение часового расхода топлива к стандартным атмосферным условиям для дизелей делают следующим образом. При изменении температуры воздуха на каждые 10 °С в диапазоне 10-60 °С и неизменном положении рейки насоса часовой расход топлива GT изменяют на 1,5%. Для случаев, когда t>20 °С, замеренный расход топлива увеличивают на указанную поправку и соответственно снижают, если t<20 °С.


18. Рекуперация энергии тормозных устройств

Рекуперати́вное торможе́ние — вид электрического торможения, при котором электроэнергия, вырабатываемая тяговыми электродвигателями, работающих в генераторном режиме, возвращается в электрическую сеть.

Рекуперативное торможение широко применяется на электровозах, электропоездах, современных трамваях и троллейбусах, где при торможении электродвигатели начинают работать как электрогенераторы, а вырабатываемая электроэнергия передаётся через контактную сеть либо другим электровозам, либо в общую энергосистему через тяговые подстанции.

Аналогичный принцип используется на электромобилях, где вырабатываемая при торможении электроэнергия используется для подзарядки аккумуляторов.

Проводились также эксперименты по организации рекуперативного торможения на обычных автомобилях; для хранения энергии использовались маховики, пневматические аккумуляторы (англ.) и другие устройства.

Преимущества установки блоков рекуперации энергии RBU:

-Экономия электроэнергии

-Уменьшение температуры преобразователя по сравнению с реостатным торможением

-Уменьшение габаритов приводной установки

-Уменьшение массы привода для транспортных применений

-Устойчивое напряжение в звене постоянного тока

-Защита преобразователя в тормозных режимах
  1   2   3


1. Научные исследования ДВС. Отличия типовых испытаний от исследовательских испытаний ДВС
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации