книги из ГПНТБ / Лихачев В.С. Испытания тракторов учеб. пособие

Рис. 52. Общий вид электротормозной установки

87

Тормозной момент электрического генератора с независимым возбуждением пропорционален угловой скорости якоря:

М тз = С С0Я)

где с — постоянная величина.

Отсюда мощность электрического тормоза пропорциональна квадрату угловой скорости вала якоря (при постоянной величине

В балансирном генераторе все электрические и магнитные потери и большая часть механических потерь (на преодоление сопротивления в щетках и подшипниках якоря, часть вентиля­ ционных потерь) автоматически учитываются весовым механизмом. При необходимости введения инструментальной поправки, ее указывает в паспорте тормоза завод-изготовитель.

Характеристики тормоза

Если построить зависимость тормозной мощности от угловой скорости <йт вала тормоза (для электрического тормоза — при наибольшем возбуждении, а для гидравлического — при наи­ большем заполнении его водой), то эта зависимость выразится кривой предельных мощностей (рис. 54). В соответствии с фор­ мулами (9) и (10) для электрического тормоза это будет квадра­

частичном заполнении водой гидравлического тормоза кривая мощности расположится ниже кривой предельной мощности, на­ пример (для одного из тормозов) по линии aef.

На линии Ьс мощность будет ограничена прочностью деталей тормоза или его нагревом. Линия cd ограничивает мощности по предельно возможной для тормоза угловой скорости в соответ­ ствии с конструктивным расчетом. Линия ad характеризует за­ траты мощности на холостой ход тормоза. Контур abed описывает область возможных тормозных мощностей данного тормоза, а график представляет собой характеристику тормоза, которую получают экспериментально.

Чтобы снять полную характеристику двигателя, необходимо, чтобы эта характеристика (на нашем графике кривая hklm) пол­ ностью укладывалась в характеристику тормоза. При этом точка k будет соответствовать наименьшей нагрузке при холостом ходе тормоза. Для получения какой-либо точки е характеристики, рас­ положенной выше точки k, необходимо, регулируя тормоз, уста­ новить тормозную мощность, соответствующую точке е и выра­ жаемую частичной характеристикой тормоза aef.

88

Для рассмотрения вопроса об устойчивости работы тормоза обратимся к характеристике крутящего момента двигателя и тормозного момента тормоза в функции угловой скорости. В соот­ ветствии с изложенным выше, тормозной момент электрического тормоза зависит от угловой скорости в первой степени (эта зави­ симость изображается наклонной прямой), а гидравлического тор­ моза — от угловой скорости во второй степени (эта зависимость изображается параболической кривой). Нанесем на график (рис. 55) кривую ab крутящего момента внешней характеристики двигателя в функции угловой скорости со вала.

Пусть режим работы тормоза и двигателя определяется равен­

крутящий момент упадет до величины, соответствующей точке /. Момент электрического тормоза при угловой скорости (ox возра­ стает до значения точки 2, а момент гидравлического — до вели­ чины, соответствующей точке 3. Разность ЛУИ — УИТ— УИД между тормозным моментом тормоза и крутящим моментом на валу дви­ гателя, равная отрезкам 1— 2 и 1—3, называется у с п о к а и ­ в а ю щ и м м о м е н т о м . Под действием этого момента угловая скорость вала двигателя вновь снизится до (оА и, таким образом,

У> ЛУИХ 2, т. е. что гидравлический тормоз создает более устой­ чивый тормозной режим, чем электрический при неизменном возбуждении.

При работе двигателя с регулятором, вследствие большой крутизны регуляторной ветви характеристики, торможение про­ текает весьма устойчиво.

8?

§ 19. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ

Существует три типа приборов для измерения частоты враще­ ния: измеряющие суммарное число оборотов — суммарные счет­ чики оборотов, измеряющие среднее число оборотов за опыт и измеряющие мгновенные значения угловой скорости или частоты вращения — тахометры, непосредственно показывающие число оборотов в минуту в момент измерения. Самопишущие тахометры называют тахографами.

Механические счетчики оборотов

Механические суммарные счетчики оборотов по типу счетного механизма разделяют на червячные, дисковые, роликовые и стрелочные. Наиболее просты по устройству червячные счетчики, наиболее удобны и надежны в работе — дисковые и роликовые, наиболее точны — стрелочные, с механизмом часового типа. Самыми распространенными являются роликовые счетчики. Они употребляются также в качестве регистраторов в электроизмери­ тельных приборах, электромагнитных импульсных счетчиках и т. п.

Счетный механизм роликового счетчика (рис. 56) состоит из ряда свободно сидящих на оси счетных роликов 3. Связь между роликами осуществляется при помощи трибок (маленьких шесте­ рен) 6, также сидящих свободно на своей оси. Первый ведущий ролик 2 изготовлен за одно целое с ведущим стержнем 1. На всех роликах, кроме первого, нанесены цифры от 0 до 9. На передней торцовой стороне каждого из счетных роликов имеются 20 цевок 5. С противоположной стороны на цилиндрической поверхности каждого ролика имеются впадина 7 и (по ее сторонам) две ведущие цевки 4. Каждая трибка имеет восемь зубьев: четыре длинных и четыре коротких.

За каждый оборот ролика ведущие цевки 4 входят в зацепление с трибкой, при этом впадина 7 освобождает трибку, вследствие

90

йеію она поворачивается на два зуба; на столько же поворачи­ вается и следующий ролик, сцепленный с трибкой при помощи цевок 5. Таким образом, за каждый оборот предыдущего ролика последующий ролик поворачивается на Ѵ10 оборота.

Все счетчики имеют приспособления для установки указателей в нулевое положение.

Для использования в измерительных схемах с электрическими импульсными датчиками выпускают часовые (стрелочные) счет­

Погрешность в определении суммарного числа оборотов для образцовых счетчиков оборотов допускается 0,3 оборота, а для рабочих счетчиков — не более 1 оборота.

Электромагнитные счетчики импульсов

В качестве суммарных счетчиков при самых разнообразных измерениях, особенно в комплексе с электрифицированными и электрическими измерительными приборами и в системе центра­ лизованного управления ими, широко применяют суммарные счетчики электрических импульсов.

6)

Рис. 57. Счетчик электроимпульсов СБ-1М/100:

а — общий вид; б — схема

91

В практике Испытаний тракторов Нашли применение Два Типа счетчиков электроимпульсов, выпускаемых отечественной про­ мышленностью: типа СБ-1М/100 (счетчик бета-частиц, магнито­ электрический на 100 Гц) и типа МЭС-54 (магнитоэлектрический счетчик модели 54).

Счетчик СБ-1М/100 показан на рис. 57. Когда в обмотку элек­ тромагнита 5 поступает электрический импульс, якорь 4, укреп­ ленный на пружине 3, посредством собачки 2 поворачивает на

число оборотов которого надо измерить. При измерении числа оборотов в минуту с помощью суммарного счетчика угловую ско­ рость подсчитывают по формуле

со = 2я рад/с,

*ОП

ачастоту вращения вала — по формуле

п— 60-— - об/мин,

*ОП

Триггерные счетчики импульсов

В измерительно-информационных системах для счета электри­ ческих импульсов, получаемых от импульсных датчиков или от преобразователей аналоговых сигналов, используют триггерные счетчики, которые обладают большим быстродействием.

Триггер — это симметричное электрическое устройство, основ­ ной частью каждой половины которого является электромагнит-

92

ный, вакуумный или полупроводниковый прибор, который при подаче потенциала на его управляющий элемент (на обмотку реле, на сетку лампы, на базу транзистора) может переходить из одного устойчивого состояния в другие, например из состояния. «Заперто» в состояние «Открыто» и наоборот. Индикатор, подключенный к каждой половине триггера, будет попеременно показывать «За­ перто» или «Открыто», что в двоичном исчислении можно считать как сигналы «1» и «О».

Триггеры могут быть собраны на электромагнитных реле (ско­

диодах (скорость до 1010 Гц). В измерительно-информационных системах распространены триггерные счетчики на транзисторах.

Несколько триггеров, собранные покаскадно, в последователь­ ную цепочку образуют двоичный триггерный счетчик с емкостью

т

N = S 2" - 1

1

где п — номер триггера счетчика; т — число триггеров (ячеек) в счетчике.

Например, счетчик из четырех триггеров имеет емкость 2° + + 21 + 22 + 23 = 1 + 2 + 4 + 8== 15 единиц. Каждый триг­ гер соответствует одному разряду двоичного счисления.

Так как цифровые индикаторы и печатающие устройства вы­ полняют в десятичном счислении, то двоичные триггерные счет­ чики собирают в виде декад с десятичным выходом. Для этого в четырехразрядный триггерный счетчик вводят обратные связи (схема «16—6») или положительную нейтрализующую связь (схема «8 + 2»); вводят также блокировку импульсов и др.

На рис. 59 показана блок-схема одной декады двоично-деся­ тичного триггерного счетчика (емкость 10 единиц), собранного по схеме «16—6».

Перед началом работы триггерный счетчик устройством сброса приводится в исходное состояние, когда все левые половины триг­ геров заперты, а правые открыты, — в коллекторных цепях левых половин тока нет (показание индикатора принимают за «1»), транзистор правой половины триггера пропускает ток (показание

Входной положительный счетный импульс поступает на обе половины первого триггера Тгі и вызывает запирание его правой

93

от каждого четвертого импульса и четвертый — от каждого вось­ мого импульса. В таблице моменты «опрокидывания» триггеров заштрихованы.

В двоично-десятичном счетчике на схеме рис. 59 введена об­ ратная связь от четвертого на второй и третий триггеры. При по­ ступлении на вход счетчика восьмого импульса второй и третий триггеры опрокидываются дважды: первый раз от действия вход­ ного импульса и второй раз — от импульса, поступающего по обратной связи с четвертого триггера. При этом к показанию счетчика после восьмого импульса прибавляется 6, счетчик станет показывать 14 (в двоичном ходе 1110); десятый импульс прибав­ ляет к этому показанию единицу и емкость счетчика оказывается полностью использованной. Поэтому десятый импульс, перепол­ няющий емкость счетчика, производит сброс показаний т. е. пере­ вод счетчика в исходное состояние, и с выхода четвертого триггера будет подан импульс на следующую счетную декаду. Если необ­ ходим текущий контроль количества поступающих импульсов, показания снимают с каждого триггера счетчика (в двоичном счете); когда необходимо регистрировать конечный результат счета, используют выход последних разрядов декад.

Для вывода информации двоичных триггерных счетчиков на десятичный цифровой индикатор или на печатающее устройство показания двоично-десятичного счет­ чика подают на дешифратор, пред­ ставляющий собой матрицу, собран­ ную из полупроводниковых диодов и являющуюся коммутатором, кото­ рый пропускает показания с выхода каждой декады счетчика только на соответствующий разряд цифрового устройства.

Тахоскопы

В тахоскопе соединены два при­ бора — суммарный счетчик оборо­ тов и секундомер, которые вклю­ чаются и выключаются одновре­ менно.

Высокой точностью измерения (0,5%) обладают часовые тахоскопы (рис. 60), которыми пользуются как

тахометрами. При нажатии кнопки тахоскопа, соединенного с вращающимся валом, его механизм включается на строго опре­ деленное время (3,6 или 10 с). За это время стрелка успевает пройти некоторую часть циферблата, градуированного так, что

после остановки она указывает среднее число оборотов в минуту за время отсчета,

95

Тахометры

По принципу действия различают тахометры центробежные, часовые, фрикционные, электрические, магнитные, стробоскопи­ ческие, пневматические, гидравлические и вибрационные. По спо­ собу использования тахометры разделяют на ручные и стационар­ ные. Наиболее распространены центробежные тахометры, хотя они и обладают сравнительно невысокой точностью. На рис. 61 показан ручной центробежный тахометр.

Рис. 61. Центробежный тахометр

Рабочий механизм центробежного тахометра подобен механизму центробежного регулятора. При вращении ведущего валика гру­ зовое кольцо центробежного механизма, связанного с валиком, воздействует через передачу на указывающую стрелку. Чтобы измерить частоту вращения в большом диапазоне, тахометр снабжен шестиступенчатой шестеренчатой коробкой передач и имеет соответственно шесть пределов измерения. Циферблат тахо­ метра имеет две шкалы.

Часовые ручные тахометры сложнее тихометров других типов, но обеспечивают высокую точность измерения. В часовом тахо­ метре объединены часовой механизм и суммарный счетчик оборо­ тов, в результате совместного действия которых получается не­ прерывное показание числа оборотов в минуту.

96