4.2. Методика експериментальних досліджень і оцінка точності вимірювань

В залежності від програми конкретного досліду перед його початком проводилася підготовка випробовуваного експериментального зразка МНАГІП, зокрема, гідроімпульсний привод з комбінованим АГР та насосний вузол. Виконувалися необхідні вимірювання і регулювання їх конструктивних параметрів, а також робочих характеристик приводної гідросистеми. Зокрема, виконувалось вимірювання і регулювання величини попередньої затяжки регульованої пружини АГР та силових пружин повернення поршня з мембраною. Варіювалися в залежності від цілей експерименту також інші конструктивні параметри. Окрім того, перевірялося закріплення давачів, стан з’єднувальних дротів, заземлення і налагоджування вимірювальної апаратури. Продуктивність приводного насоса гідросистеми задавалася перед дослідом і в процесі виконання експерименту контролювалася за допомогою мірного посуду, а необхідна її зміна забезпечувалась регулюванням числа обертів приводного двигуна гідросистеми за допомогою частотного перетворювача “Altivar 28”.

Реєстрація необхідних в даному досліді параметрів виконувалась після того, як на стенді досягали стабільної роботи досліджуваного експериментального зразка МНАГІП з комбінованим АГР, а на екрані ЕОМ візуально спостерігалась зміна робочого процесу в часі.

Блок-схема ввімкнення давачів у вимірювальні канали АЦП (рис. 4.9) передбачає наступну послідовність проведення вимірювань: давач – АЦП – ЕОМ – осцилограма – параметр.

Рис. 4.9. Блок-схема ввімкнення давачів у вимірювальні канали АЦП: ЕС – експериментальний стенд, СП – давач переміщень, СТ – давач тиску, БЖ – блок живлення.

Експериментальні дослідження були направлені на отримання як кількісних, так і якісних характеристик динаміки робочих процесів ГІП та МНА. На першому етапі досліджень виявлялись загальні закономірності взаємопов’язаного функціонування ГІП з комбінованим АГР та підпружиненого поршня з мембраною. Це було необхідно для подальшого порівняння отриманих результатів з результатами математичного моделювання досліджуваного ГІП та МНА.

На другому етапі досліджувався вплив витрати і тиску робочої рідини, що надходить в гідросистему, на вихідні робочі параметри ГІП та МНА, а саме: частоту ходів та тиск в насосній камері МНА. Ці дослідження проводилися при постійних конструктивних параметрах МНАГІП. Частота ходів визначалась за осцилограмами переміщення поршня, тиск в насосній камері МНА – за показами мановакууметра.

На наступних етапах проводилося вивчення впливу конструктивних параметрів на якість функціонування ГІП з комбінованим АГР та насосного вузла. Здійснювалась також зміна жорсткостей пружин повернення, максимально можливих переміщень поршня, площа прохідного перерізу дроселя тощо.

На всіх етапах дослідів перевірялась збіжність розрахункових залежностей досліджуваних параметрів і експериментально отриманих даних. Аналітичні розрахунки досліджуваного МНАГІП виконувалися для аналогічних параметрів і характеристик, що мають місце при проведенні експериментів.

В ході експериментів, як відзначалося вище, фіксувався поточний тиск в напірній магістралі – р_н(t), зливній магістралі р_зл(t) та насосній камері р_нк(t), переміщення поршня х(t), а також споживана потужність з мережі N_сп. Продуктивність МНАГІП Q визначалась методом проливання. При цьому з осцилограм робочого процесу визначалися максимальні і мінімальні тиски в гідросистемі, максимальні переміщення поршня. За відліками часу обчислювався період робочого циклу, тобто час між двома наступними ходами поршня – T_ц.

Після обробки експериментальних даних результати представлялись у вигляді графічних залежностей.

За теоремою Ляпунова [118] випадкова похибка вимірювань розподіляється за законом, близьким до нормального. Для знаходження дійсного значення параметра та його середнього квадратичного відхилення використовувались формули [119, 120]:

; (4.1)

, (4.2)

де х_і – виміряна величина параметра;

– середнє арифметичне виміряної величини.

Результуюча (сумарна) похибка відтворення істинної величини параметрів досліджуваних пристроїв буде складатися із систематичних і випадкових похибок елементів вимірювального каналу і може бути визначена за формулою квадратичної залежності [110]:

, (4.3)

де – результуюча похибка визначення експериментального значення параметра;

– похибка давача;

– сумарна похибка блока живлення;

– сумарна похибка АЦП;

– похибка вимірювання параметра з осцилограм.

Оцінка точності визначення експериментальних даних проводилась з використанням залежностей (4.1) – (4.3), де складові середньої квадратичної похибки прийняті за даними паспортів до відповідної апаратури і обладнання, зокрема: для давачів тиску ±1 % і переміщення ±0,005 %, похибка АЦП ±0,3% (Додаток Д) і відносна похибка при обчисленні параметрів за осцилограмами до ± 1%. Таким чином, відносна похибка при вимірюванні тиску та переміщення складає ± 1,45 %, що задовольняє вимогам, які висуваються до технічних вимірювань при дослідженні гідравлічних приводів [110].

Отримані результати опубліковані в роботах [137, 161].