книги из ГПНТБ / Погорелый И.П. Обкатка и испытание тракторных и автомобильных двигателей
.pdfРис. 49. Схема устройства для тарировки весового механизма электростендов ГОСНИТИ.
ным 716,2 |
мм, а |
если |
в |
киловаттах, то |
расстояние / |
|||||
должно быть равным 974 мм. |
|
|
||||||||
|
Формула |
для |
расчета мощности в обоих случаях |
|||||||
будет иметь одинаковый |
|
вид: |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
N= |
— |
, |
|
(41) |
|
|
|
|
|
|
|
|
1000 |
|
|
|
где |
Р — нагрузка |
по |
шкале |
циферблата, |
равная весу |
|||||
|
гирь |
на |
чашке |
при тарировке, кг; |
|
|||||
|
п — число |
оборотов |
вала |
двигателя |
в |
минуту. |
||||
|
Шкалу |
тарируют |
статическим методом |
раздельно |
||||||
для |
двигательного |
и тормозного режимов |
электрической |
машины. Для этого шкалу закрепляют на циферблате, устанавливают стрелку так, чтобы она была в верти
кальном положении, и наносят нулевое |
значение шка |
лы. Маятник поочередно отклоняют на |
равные углы в |
130
обоих направлениях по 3—4 раза й каждый раз после успокоения маятника остро заточенным карандашом на носят черточки на шкале против острия стрелки. Сред нее положение в месте наибольшего сосредоточения черточек принимают за нуль шкалы. В этом месте на
носят соответствующую |
черту |
и против нее |
ставят знак |
О. Поисковые черточки |
после |
этого стирают. |
|
Затем к корпусу машины |
прикрепляют |
тарировоч- |
ный рычаг с чашками для гирь и проверяют правиль ность расположения его на корпусе машины. Он дол жен быть расположен горизонтально, и его ось должна проходить через центр электрической машины. Затем снова поочередно отклоняютмаятник в обоих направ лениях на одинаковые углы по 3—4 раза и наносят карандашом черточки, как указано выше. Если нанесен ные черточки равномерно распределяются по обе сто роны от ранее установленной нулевой черты, то пра вильность положения рычага с чашками весов на кор
пусе машины считают удовлетворительной. |
|
После этого проверяют угловое расположение |
шкал |
на циферблате. |
|
Шкала для тормозного режима должна быть |
рас |
положена от нуля по ходу часовой стрелки, а для дви гательного режима, наоборот, против хода. Номиналь ный момент обкатываемых двигателей примерно в два раза больше момента прокручивания двигателя при холодной обкатке. В таком соотношении и надо рас пределять угловое расположение шкал, оставив между их концами просвет около 5°. Тогда угловое располо жение шкалы для тормозного режима составит 220—
230°, а |
для |
двигательного —130—120°. |
|
|
|||||||
|
Находят конечные значения показаний шкал. |
|
|||||||||
|
Для |
тормозного |
режима |
конечное |
показание |
шка |
|||||
лы |
определяют |
по |
формуле: |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Р=«ШаКг, |
|
|
|
|
(42) |
|
где |
M — номинальный |
крутящий |
момент |
электрической |
|||||||
|
|
машины стенда, кгс-м; |
|
|
|
|
|||||
|
/ — длина |
плеча |
тарировочного |
рычага, мм; |
|||||||
|
к —коэффициент |
перегрузки |
электрической |
маши |
|||||||
|
|
ны, |
равный |
1,15—1,2. |
|
|
|
|
|||
|
Затем определяют положение груза маятника на ры |
||||||||||
чаге. Для этого на |
правую |
чашку весов |
кладут |
гири, |
121
вес которых равен значению конечной цифры шкалы, определяемой по формуле (42).
Если при этом стрелка циферблата отклонится на угол менее 220°, вес груза маятника на рычаге надо уменьшить, удалив часть металла настолько, чтобы до
вести |
угол отклонения стрелки до указанного значения. |
В |
найденном положении груз маятника закрепляют |
на рычаге болтом, просверлив насквозь груз и рычаг.
Посадка болта в отверстиях груза |
и рычага должна |
быть тугой, чтобы при эксплуатации |
не могло нарушить |
ся положение груза. |
|
Шкалу тарируют ступенями, число которых для тор мозного режима должно быть не менее 10.
Вес гири, соответствующий ступени, определяют по
формуле: |
|
|
|
Р |
, |
|
|
|
|
g= |
|
|
|
||
|
|
|
— кг, |
|
|
||
|
|
|
|
m |
|
|
|
где Р — конечная цифра |
шкалы для тормозного режи |
||||||
ма, найденная |
по формуле |
(42) ; |
|
||||
m — число |
ступеней |
шкалы. |
|
|
|||
Вес гири, |
высчитанный |
по формуле (42), следует |
|||||
округлить до |
ближайшего |
|
целого числа. |
|
|||
П р и м е р 5. |
Требуется |
построить шкалу для электростенда с |
|||||
электрической машиной АКБ-82-4, |
мощность |
которой |
в двигатель |
||||
ном режиме равна 55 кВт, а число |
оборотов —1440 в |
минуту. |
|||||
Находим номинальный |
момент |
машины |
в двигательном режи |
||||
ме по формуле: |
|
55•974 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|||
|
АГнэд = |
•1 4 |
4 0 |
а |
38 кгс-м. |
|
Конечная цифра шкалы, протарированной для подсчета мощ ности в лошадиных силах, будет выражать величину:
1000-38 Я = 1 , 2 — — — — я 63 кг.
716,2
Целесообразно конечную цифру шкалы округлить до 60 кг, а шкалу протарйровать ступенями по 5 кг.
При тарировке первой ступени шкалы для тормоз ного режима гирю весом 5 кг ставят на правую чашку весов, так же как при определении нуля шкалы, нано сят на шкале черту, соответствующую пяти килограм мам. Затем на чашку ставят гирю весом 10 кг и таким же способом находят и наносят на шкале черту, соот ветствующую нагрузке 10 кг, и т. д.
122
Пятикилограммовые интервалы делят на 10 или 20
равных |
частей. |
Общее количество делений шкалы бу |
|
дет |
равно 120 |
или 240, а цена каждого деления—0,5 |
|
или |
0,25 |
кг. |
|
Закончив тарировку шкалы для тормозного режима, подобным образом тарируют шкалу для двигательного режима, устанавливая гири на левую чашку тарировоч-
ного |
устройства. |
|
При тарировке весового механизма демпфер должен |
||
быть |
без масла. |
|
Шкалу весового механизма тарируют после обкатки |
||
стенда |
в течение не меньше Ѵг ч с нагрузкой, близ |
|
кой |
к |
номинальной, температура помещения должна |
быть |
в |
пределах 18—20° С. |
Точность замера крутящего момента испытуемых двигателей на стендах ГОСНИТИ с маятниковым ве
совым механизмом зависит от |
следующих |
факторов. |
1. От числа делений шкалы |
циферблата |
весового ме |
ханизма. Неточность (предельная относительная по грешность) замера в процентах может быть выражена формулой:
|
Ав,=-1-100%, |
|
|
(43) |
|
где к — число делений шкалы. |
|
|
|
|
|
Из формулы (43) |
следует, |
что чем |
больше делений |
||
на шкале, тем с большей точностью |
(с |
меньшей |
по |
||
грешностью) будет |
измерен |
крутящий |
момент |
дви |
|
гателя. |
|
|
|
|
|
Очевидно, для увеличения числа делений на шкале требуется увеличивать радиус и угол шкалы цифербла та для тормозного режима. В стендах ГОСНИТИ для тормозного режима применяют угол 230—240°.
Точность замера крутящего момента будет снижать ся (погрешность увеличивается) при уменьшении ко личества делений шкалы, т. е. по мере приближения стрелки к нулю шкалы.
Поэтому стенды для обкатки надо выбирать так, чтобы величина тормозного момента стенда и крутяще го момента испытуемого двигателя были бы возможно близкими, т. е. чтобы при испытании двигателя на мощ ность использовался весь диапазон шкалы.
Если на стенде, располагающем |
большим тормоз |
ным моментом, требуется испытывать |
двигатели с не- |
133
большими крутящими моментами и при этом получать высокую точность измерения, то тарируют шкалу стен да так, чтобы использовать возможно полнее весь диа пазон шкалы. Этого можно достигнуть: 1) уменьшени
ем |
веса |
груза маятника |
или же 2) приближением гру |
|
за |
к оси |
качания |
маятника. |
|
|
Второй способ |
более |
практичный, так как проще |
поднять груз, чем заменить его другим, более легким грузом. Для этого надо только иметь вышеописанное
тарировочное |
устройство. |
|
Если надо |
увеличить точность замера в |
два раза, |
то на чашку тарировочного устройства ставят |
гири, вес |
которых в два раза меньший, чем это обозначено на ко нечном делении шкалы, а груз маятника поднимают до тех пор, пока стрелка не установится на последнем де лении шкалы. В этом положении груз на рычаге закреп ляют. После этого проверяют точность совпадения де лений шкалы с весом гирь, которые последовательно ставят на чашку тарировочного устройства. Если сов падение делений шкалы и веса гирь будет удовлетвори тельным, шкалу можно сохранить. При пользовании стендом с такой тарировкой показания шкалы надо де
лить на 2 или нанести |
соответственно другие цифры. |
В противном случае ее |
надо вновь протарировать. |
2. От величины зазора в зубьях шестерен, передаю щих вращение от оси маятника к оси стрелки цифер блата. Неточность в процентах может быть выражена
формулой: |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
А е 2 = ^ - 1 0 0 о / 0 , |
|
|
|
(44) |
|
|
|
|
1С |
|
|
|
|
|
где AS — величина |
люфта |
конца стрелки |
в долях |
по |
||||
следнего |
деления |
шкалы. |
|
|
|
|
|
|
Точность замера крутящего момента будет снижаться |
||||||||
по мере увеличения люфта стрелки |
(т. е. |
увеличения |
||||||
зазора в зубьях шестерен) |
и уменьшения |
количества де |
||||||
лений |
шкалы. |
|
|
|
|
|
|
|
3. |
От |
величины |
зазоров |
(люфтов) |
и |
величины |
силы |
|
трения в сопряжениях звеньев весового механизма |
(ста |
|||||||
тической |
нечувствительности весового |
механизма). |
Чем меньше зазоры и меньше сила трения в сопря жениях звеньев весового механизма, тем выше будет чувствительность механизма и точность замера величи ны моментов.
124
Д ля достижения высокой чувствительности в сопря жениях звеньев весового механизма в стендах ГОСНИТИ применены самоустанавливающиеся шарикоподшипники высокой точности.
Неточность измерения момента от влияния силы тре ния в весовом устройстве (статической нечувствительно
сти) может быть подсчитана по |
формуле: |
||
|
Де3 = ^ 1 0 0 % , |
(45) |
|
где AM— момент |
статической |
нечувствительности, |
|
кгс-м; |
|
|
|
M — момент |
торможения, |
кгс-м. |
4. От неточности изготовления тарировочного устрой ства. Чем точнее будет длина плеч и вес рычага устрой ства, тем выше будет точность измерения.
Неточность измерения момента в зависимости от не точности длины плеч рычага в процентах может быть
выражена формулой: |
|
Л е 4 = ^ - 1 0 0 % , |
(46) |
где Al— неточность длины плеча рычага, мм; / — длина плеча рычага, мм.
Неточность измерения момента в зависимости от не точности веса плеч тарировочного устройства в процен
тах может быть подсчитана по |
формуле: |
|
|
|
Д е 5 = ^ 1 0 0 о / 0 ) |
(47) |
|
где AM — момент, создаваемый |
неточностью |
веса плеч |
|
|
тарировочного устройства, кгс-м; |
|
|
|
M — момент торможения, |
кгс-м. |
|
5. |
От неточности установки |
стрелки циферблата на |
|
нуль |
шкалы. |
|
|
Неточность измерения определяют так же, как и неточность, вызываемую люфтом стрелки вследствие
зазора в шестернях. |
|
Де6 =^-ЮОо/о, |
(48) |
К |
|
где AS— величина дуги вследствие неточности установ ки стрелки на нуль в долях последнего деле ния шкалы;
к — число делений шкалы.
125
6. От техники тарировки при помощи тарировочного устройства.
Как описано выше, техника тарировки заключается в последовательном увеличении веса гирь, устанавливае мых на чашку тарировочного устройства. При этом при увеличении веса гирь рычаг устройства отклоняется от
горизонтального |
положения и |
между |
первоначальным |
и последующими |
положениями |
рычага |
получается угол |
т (см. рис. 48), который увеличивается по мере увели чения веса гирь. Вследствие этого действительный из меряемый момент будет меньше показываемого на шка ле механизма на величину
М(\— cos і).
В результате этого точность измерения момента сни жается. Неточность в этом случае в процентном отно шении может быть представлена формулой:
|
д £ ? = |
J i I z £ 2 î l L 100%=(1-COST)100%, |
(49) |
|
где |
т — угол |
поворота корпуса |
электрической |
машины |
при нагрузке на тарировочное устройство. |
|
|||
|
Величину |
угла т определяют |
по формуле |
(38). |
|
7. От величины момента, необходимого для враще |
|||
ния |
датчика |
тахогенератора. |
|
|
|
Неточность в процентах может быть подсчитана по |
|||
формуле, подобной формуле (47): |
|
Д е 8 = ^ 1 0 0 о / 0 )
M
где AM — момент, требуемый для вращения тахогенератора, кгс-м;
M — момент торможения, кгс-м. Момент ДМ подсчитывают по формуле:
(50)
датчика
|
|
|
Д М = |
кгс-м, |
|
|
(51) |
|
|
|
|
|
W W ! |
|
|
|
|
где |
W—мощность датчика тахогенератора, |
кВт; |
|
|||||
|
п — число |
оборотов |
датчика |
в |
минуту; |
|
|
|
|
yjn — к.п.д. |
привода |
датчика; |
|
|
|
|
|
|
f]T |
— к.п.д. |
тахогенератора. |
в |
нее входят |
вели |
||
|
Из |
формулы |
(51) следует, что |
|||||
чины, которые изменяются в зависимости от |
числа обо |
|||||||
ротов. Вследствие этого ошибка в подсчете |
величины |
|||||||
AM |
может быть |
значительной. Однако мощность |
датчи- |
126
ка Мала- (она равна примерно 10 Вт при средних чис лах оборотов ротора электростендов), поэтому ошибка
будет |
незначительной. |
|
|
|
Величину момента для привода датчика тахогенера- |
||||
тора |
при подсчете ошибки можно принять равной: |
|||
|
М= |
т Л 0 |
^ 1 8 г с - м . |
. |
|
|
t 0,9- 0,6 • 1000 |
|
|
Возможная максимальная |
неточность |
измерения мо |
мента весовым устройством представляет сумму неточ
ностей, вызываемых |
вышеперечисленными факторами. |
|||
Максимальная неточность может |
быть направлена как |
|||
в сторону |
увеличения, так и в |
сторону |
уменьшения |
|
от действительной величины. При этом |
максимальная |
|||
неточность |
в сторону |
увеличения |
меньше, |
чем в сторо |
ну уменьшения. Объясняется это тем, что Дб7 и Лее име
ют |
только |
одно направление— в сторону уменьшения |
|
от |
действительной |
величины момента, в то время как |
|
величина ''неточности |
от всех других факторов направ |
||
лена в обе |
стороны. |
|
Действительную максимальную общую неточность определяют алгебраической суммой неточности от всех факторов:
в = 2 Д з г . |
(52) |
П р и м е р 6. Требуется определить неточность измерения |
тор |
мозного момента на стенде ГОСНИТИ КИ-2118А. Дано: число
делений шкалы — 260; |
люфт |
конца стрелки |
в |
результате |
зазора в |
|
шестернях, передающих |
вращение от |
валика |
маятника к |
оси стрел |
||
ки, составляет '/з последнего |
деления |
шкалы; |
неточность |
установ |
ки стрелки на 0 равна Ѵз последнего деления шкалы; радиус при
соединения |
тяги |
к |
корпусу |
машины —310 |
мм; радиус эксцентрика |
|||||||
валика |
маятника —20 |
мм; неточность длины плеч тарировочного |
||||||||||
рычага |
—0,5 |
мм; |
угол отклонения маятника |
—35°; |
момент |
стати |
||||||
ческой нечувствительности равен 0,25 кгс-м. |
|
|
|
|||||||||
Неточность |
подсчитаем |
относительно |
последнего |
деления |
шка |
|||||||
лы, т. е. при условии |
полного использования |
шкалы. |
|
|
||||||||
Тогда: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. |
Неточность |
по |
числу |
делений |
шкалы: |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
Д £ і = 2 6 0 - 1 0 0 а ° , 3 8 % ' |
|
|
|
||||
2. |
Неточность |
от |
величины |
зазора |
в |
зубьях: |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
1 |
•100ж0,13%. |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
260-3 |
|
|
|
127
3. Неточность ot установки стрелки на 0 шкалы:
А" - 5 б Ь - , о о я 0 - 1 3 * -
4.Неточность от длины тарировочного рычага:
0,5
А ^ = — — -100«0,07%.
/10,/
5. Неточность от статической нечувствительности весового ме ханизма:
0,25 •100«0,27<
130-0,71,62
6. Неточность от техники тарировки (от уклона рычага при тарировке) :
ДЕ7 =(1—0,999)-ІООжО.1%.
7. Неточность за счет |
привода |
тахогенератора: |
||
|
|
0,02 |
|
|
ДЕ„= |
|
'• |
-100ж0,02%. |
|
8 |
130 • 0,7162 |
|
|
|
Общая возможная максимальная неточность (предельная по |
||||
грешность) в сторону |
уменьшения |
момента: |
||
£ = 0 , 3 8 + 0 , 1 3 + 0 , 1 3 + 0 , 0 7 + 0 , 2 7 + 0 , 1 |
+ 0 , 0 2 « 1,1 % ; |
|||
в сторону увеличения |
момента: |
|
|
|
£----0,38+0,13+0,13+0,07+0,27—0,1 |
-0,02«0,87%. |
Чтобы повысить точность замера момента, необхо димо:
1. Общий угол шкалы для генераторного режима должен быть возможно большим. В стендах ГОСНИТИ он практически может быть в пределах 230—240°.
2. Угол а отклонения маятника G не должен пре вышать 30° с тем, чтобы получить большую равномер ность делений шкалы. Равномерность делений шкалы
при |
а = 3 0 ° , определяемая |
отношением |
дуги |
первого |
||
деления |
к дуге |
последнего |
деления шкалы, будет рав |
|||
на |
1,3. |
То же |
отношение |
при а = 4 5 ° |
будет |
равно 2. |
3.Зазор в зубьях передаточных шестерен не должен превышать 0,05 мм.
4.Диаметр шкалы следует выбирать возможно боль шим с тем, чтобы и количество делений на шкале гене раторного режима было как можно больше.
5. Отношение радиуса кривошипа валика маятника к радиусу присоединения тяги к корпусу машины дол жно быть возможно меньшим.
128
6.Тарировочное устройство должно изготовляться возможно точнее.
7.Трение в сочленениях механизма весового устрой
ства должно быть минимальным.
|
|
П р и м е р |
7. |
Требуется |
рассчитать |
весовой |
механизм |
для |
||||||
электростенда |
с |
электрической |
машиной |
АКБ-10-4 мощностью |
||||||||||
160 |
кВт и с синхронным |
числом |
оборотов |
1500 в |
минуту. |
|
||||||||
|
|
Находим |
номинальный |
крутящий |
момент электрической |
маши |
||||||||
ны |
|
в двигательном |
режиме: |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
974-160 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
М н э д = |
|
1450 |
я 1 0 |
8 к г с |
•м - |
|
|
|
||
|
|
Находим предельное значение тормозного момента в генера |
||||||||||||
торном режиме при коэффициенте запаса |
1,2: |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
іИ=1,2іМнэд=1,2-108«130 кгс-м. |
|
|
|
|||||||
|
|
Предельный |
угол |
а |
отклонения |
маятника в тормозном |
режи |
|||||||
ме |
|
принимаем |
равным |
30°. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Предельный угол ß отклонения стрелки указателя весового ме |
||||||||||||
ханизма принимаем |
равным |
220°. |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Находим |
передаточное |
число |
шестерен, передающих |
вращение |
||||||||
от |
оси маятника |
к оси стрелки: |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
._£^_'_J |
|
220 |
7 3 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
V j |
, к |
30 |
|
|
|
|
||
|
|
Радиус г кривошипа |
оси маятника принимаем |
равным 25 мм. |
||||||||||
|
|
Радиус R точки присоединения тяги оси маятника к корпусу |
||||||||||||
электрической |
машины |
(складывается |
из |
половины |
диаметра |
кор |
||||||||
пуса |
электрической |
машины, |
равного |
295 мм, и размера |
кронштей |
на крепления тяги к корпусу 105 мм) составляет 400 мм. Тогда максимальный угол т поворота корпуса электрической машины бу
дет |
равен: |
|
|
25 |
|
|
|
|
|
г |
|
||
|
|
|
i = — •sina=— -0,5 «0,031 рад, |
|||
|
|
|
R |
400 |
|
|
что |
соответствует 1,76°. |
|
|
|
||
|
Если длину |
|
тяги R \ подвески груза |
G маятника принять рав |
||
ной 600 мм и пренебречь |
весом |
тяги, то вес груза будет равен: |
||||
|
|
|
Mr |
= |
130-0,025 |
« 23 кг. |
|
0 |
= |
R R i |
• |
||
|
|
|
tg а |
0,4-0,6-0,58 |
При тарировке шкалы весового механизма для подсчета мощ ности в лошадиных силах последняя цифра шкалы в тормозном
режиме будет равна:
130
«180 кг.
0,7162
Если диаметр шкалы принять равным 600 мм, то длина дуги шкалы генераторного режима будет равна 1500 мм, а средняя дли на дуги одного деления при цене деления 0,5 кг — около 4 мм.
9 И, П, Погорелый |
129 |