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

соответствующей частоте исследуемого процесса. Таким образом, на несущую частоту накладывается частота исследуемого про­ цесса. С измерительного моста теперь снимается напряжение не­ сущей частоты, модулированное по амплитуде напряжением сиг­ нала датчика.

Напряжение модулированной частоты МЧ поступает в усили­ тель канала У, а после усилителя — в фазочувствительный де­ тектор ФД. Одновременно в последний от усилителя мощности подается напряжение несущей частоты, сдвинутое на полупериод по фазе. Это напряжение коммутирует работу диодов детектора ФД и он работает как выпрямитель, пропуская напряжение только одного знака.

Рис. 38. Функциональная схема тензоусилителя 8АНЧ-7М (один канал)

г Выпрямленный сигнал модулированной частоты от детектора ФД поступает на фильтр Ф, который пропускает лишь напряже­ ние низкой частоты и выделяет таким образом усиленное напря­ жение сигнала датчика, подаваемое на осциллограф.

Несущая частота во много раз больше частоты регистрируе­ мого процесса, поэтому огибающая модулированной несущей ча­ стоты, т. е. сигнал на выходе усилителя полностью воспроизводит сигнал датчика.

Максимальный выходной ток усилителя 8АНЧ-7М 30 мА, что достаточно для работы с большинством гальванометров тензо­ метрических осциллографов.

Усилитель имеет тарировочное устройство Т, которое при не­ обходимости подает в канал масштабный сигнал.

На рис. 39 показана принципиальная электрическая схема одного канала усилителя 8АНЧ-7М. Функциональные элементы схемы выделены штриховым контуром и имеют те же обозначения, что и на схеме рис. 38.

Генератор несущей частоты собран на половине лампы Л4а. Колебательный контур образуется конденсатором и обмоткой W1 трансформатора ТрЗ. Обратная связь подается на сетку лампы

через обмотку VP2. Анод лампы питается через стабилизаторы (ста­ билитроны) J15 и Л6. Правая половина лампы Л4б и трансформа­ тор Тр4 являются буферным каскадом для исключения влияния усилителя мощности (лампа Л1) на генератор.

Полумост R3—R4 образован обмотками трансформатора Трі. Усилитель У канала имеет четыре каскада усиления, собранных на двух двойных триодах Л2 и ЛЗ. Обмотка W3 трансформатора

Рис. 39. Принципиальная схема усилителя 8АНЧ-7М (один канал):

Г — генератор несущей частоты; УМ — усилитель мощности; П — полумост; Д — дат­ чик; У — усилитель канала; ФД — фазочувствительный детектор; В — вибратор галь­ ванометра осциллографа; Ф — фильтр; Т — тарировочное устройство; ТС — токосъем­ ник при измерении крутящего момента

Тр2 и связанные с ней сопротивления являются обратной связью на катоды ламп усилителя для компенсации вредных наводок от соседних элементов схемы. Усиленное напряжение канала сни­ мается с обмотки W2 выходного трансформатора Тр2.

Переключатель Р1 служит для переключения датчика на дру­ гие каналы, переключатель Р2 — для заземления канала.

Фазочувствительный детектор собран по мостовой выпрями­ тельной схеме и требует тщательной балансировки с помощью потенциометра.

Питание тензометрических усилителей осуществляется от по­ левого блока питания. Последний представляет собой полупровод­ никовый преобразователь напряжения, питаемый от аккумулятор-

68

Рис. 40. Усилитель 8АНЧ-7М

Рис. 41. Усилитель постоянного тока ТУП-101 («Топаз-Ь)

69

ной батареи напряжением 12 или 24 В. Постоянное напряжений аккумуляторной батареи блок питания преобразует в переменное с частотой 400 Гц (в ряде блоков питания — с более высокой ча­ стотой, иногда до 2000 Гц). Напряжение высокой частоты повы­ шается трансформатором до необходимой величины и затем вы­ прямляется. Для питания тензоусилителя 8АНЧ-7М блок пита­ ния вырабатывает постоянное напряжение —■22, +24, + 6 и

усилителя постоянного тока ТУП-101 («Топаз-1») Апрелевского завода средств автоматики и контроля (рис. 41) каналы выполнены в виде отдельных ячеек (на фотографии одна ячейка

чать полный измерительный мост, что позволяет применять мосты с четырьмя активными плечами и повышать чувствитель­ ность измерительной схемы. Питается усилитель от двенадцати­ вольтового аккумулятора, специального блока питания не тре­ буется. Недостатком усилителя является малый выходной ток (не более 12 мА), из-за чего он может быть использован только с высокочувствительными осциллографическими гальванометрами.

§ 16. ПОДВИЖНЫЕ ТЕНЗОЛАБОРАТОРИИ

Использование тензометрических измерений при испытаниях машин в полевых условиях, в частности при испытаниях тракто­ ров с прицепными и навесными орудиями, вызвало необходимость создания самоходных (подвижных) тензометрических лабораторий (ПТЛ), оборудованных на автомобилях высокой проходимости (ЗИЛ-157, ЗИЛ-151, ГАЗ-63, УАЗ-452 и др.). В практике испыта­ ний известны подвижные тензолаборатории НАТИ, ВИСХОМ, КубНИИТИМ, УНИИМЭСХ, Центральной МИС и др. Их обору­ дуют одним или двумя осциллографами Н-700 и соответственно одним или двумя усилителями 8АНЧ-7М; имеются модели с пе­ чатающими устройствами и магнитографами. Лаборатории имеют от 14 до 28 каналов с входными разъемами для подключения 8—16 тензометрических полумостов, а также для подключения импульс­ ных, реохордных и других датчиков. Управление процессом из­ мерения осуществляется от общего пульта управления. Лабора­ тории оборудованы полевыми блоками питания и аккумулятор­ ными батареями большой емкости, рассчитанными на 10 ч работы, и имеют, кроме того, зарядные устройства. Машина имеет все необходимое для проявления осциллограмм и снабжается пере­ говорными устройствами для связи с испытуемым агрегатом и ос­ новной базой. На рис. 42 показан внутренний вид подвижной тензо­ лаборатории ВИСХОА'І (передняя часть кузова, где установлены приборы).

70

Стремление устранить длительный и трудоемкий процесс мате­ матической обработки результатов тензометрирования привело к созданию подвижных тензометрических лабораторий с автомати­ ческой обработкой результатов измерений. Всесоюзным научноисследовательским институтом физико-технических и радиотех­ нических измерений (ВНИИФТРИ) совместно с центральной МИС разработана подвижная измерительная лаборатория «Чек-1», пред­ назначенная для измерения и регистрации средних значений сило­ вых и скоростных параметров при испытаниях тракторных и дру-

Рис. 42. Внутренний вид подвижной тензолаборатории ВИСХОМа

гих самоходных агрегатов в полевых условиях. Лаборатория смон­ тирована на автомобиле УАЗ-452В, имеет шесть каналов для из­ мерения с помощью импульсных датчиков (датчиков частоты вра­ щения) и шесть каналов для тензометрических измерений. Резуль­ тат измерения печатается на бумажной ленте электроуправляемым цифропечатающим устройством БЗ-15 или выводится на электрон­ ный цифровой индикатор.

Дальнейшим совершенствованием лаборатории «Чек-1» яв­ ляется лаборатория «Чек-2», в которой, кроме цифропечатания, предусматривается запись результатов измерения на магнитную ленту для дальнейшего ввода в ЭЦВМ типа «Минск-22».

Для устранения неудобств, связанных с необходимостью со­ провождения испытываемого агрегата самоходной тензометри­ ческой лабораторией, создают полевые лаборатории для радио­ метрических измерений. На испытываемом тракторном агрегате устанавливают легкий компактный радиопередатчик для передачи измерительной информации от датчиков к усиливающей, вычис­

71

лительной и регистрирующей аппаратуре, которая работает в стационарных условиях в радиусе 1 км от испытываемого аг­ регата.

Опытный образец радиотелеметрической установки «РИСХМ- РТУ-393» разработан Ростовским институтом сельскохозяйствен­ ного машиностроения для Северокавказской МИС. Установка имеет восемь каналов измерения и передачи информации. Масса передатчика без аккумуляторов 16 кг, приемника и регистрирую­ щей аппаратуры 40 кг. Приемник, регистрирующая аппаратура и электростанция для их питания установлены стационарно в авто­ мобиле УАЗ-452. Аппаратура установки менее требовательна к ус­ ловиям работы, чем аппаратура подвижной тензолаборатории. Не­ достатком опытного образца радиотелеметрической установки яв­ ляется повышенная аппаратурная погрешность (±5% ), влияние индустриальных помех, а также общая трудность получения удоб­ ного для работы диапазона частот в эфире.

§ 17. ИЗМЕРИТЕЛЬНО-ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ ТИПОВЫХ ИСПЫТАНИЙ ТРАКТОРОВ

Для сокращения затрат труда и времени на обработку резуль­ татов тормозных испытаний двигателей и тяговых испытаний трак­ торов, а также для ускорения процесса испытаний, используются электронные измерительно-информационные системы, произ­ водящие оперативную обработку результатов измерений в про­ цессе опыта и выдающие в печатной форме средние значения изме­ ряемых и вычисляемых величин непосредственно по окончании опыта.

Для стационарных тормозных испытаний двигателей Красно­ дарским ПКБ«Пластмаш» разработана измерительно-информацион­ ная система с цифропечатным выходом ИВМ-8/13, что значит «Измерительно-вычислительная машина на 8 измеряемых и 13 вычисляемых величин».

Система имеет три измерительных канала для импульсных датчиков и пять каналов для аналоговых измерений, в том числе три канала для измерения температур, один канал для измерения дымности и один канал для измерения показания механизма тормозной балансирной машины. Измерение дымности произво­ дится с помощью дымомера, работающего на фотосопротивлении ФС-К1, показания весового механизма тормоза снимаются с по­ мощью датчика перемещения системы ЭАУС или с помощью по­ тенциометра. Вычисленные средние величины по всем каналам печатаются на бланк электроуправляемой печатающей маши­ ной ЭУМ-23.

Продолжительность опыта измеряется с помощью датчика вре­ мени, построенного на кварцевом генераторе эталонной частоты. Программа (продолжительность) опыта задается по сигналу на­ чала и конца расходования заданной навески топлива.

72

Вычисление средних за опыт величин эффективной мощности двигателя, часового и удельного расходов топлива производится электронным полупроводниковым арифметическим вычислитель­ ным устройством, работающим по схеме «Умножение—деление— умножение и т. д.».

Датчик частоты вращения вала двигателя — импульсный, дающий 60 импульсов за один оборот. Легко видеть, что при этом измерение за 1 с дает показание в об/мин. Это удобно для подбора режима опыта по показаниям цифрового индикатора, выведен­ ного на пульт управления. Система имеет устройство для кали­ бровки каналов.

В лабораториях стендовых испытаний двигателей внутрен­ него сгорания используют также вычислительные машины, вы­ пускаемые серийно приборостроительной промышленностью для контроля технологических процессов, например машину ЭЛРУ-2М Рязанского завода счетно-аналитических машин (см. рис. 47). Машина производит прием и обработку сигналов от 56 датчиков, вычисляет и печатает на бланке 52 показателя, одновременновычерчивает на графике кривые нагрузки, частоты вращения и мощно­ сти испытываемого двигателя. По трем показателям производит автоматическое их регулирование. Машина может автоматически переводить испытываемый двигатель на новый режим опыта по заданной программе и, таким образом, выполнять все испы­ тание с обработкой его результатов без вмешательства опера­ тора.

При аварийной ситуации машина может остановить двигатель. Как и в любом другом случае, для выполнения команд машины необходимы соответствующие исполнительные механизмы, а для производства измерений — датчики, мощность сигналов которых должна соответствовать технической характеристике машины. В заводских лабораториях машина ЭЛРУ-2М одновременно авто­ матически производит испытания двигателей на трех тормозных стендах.

Для тяговых испытаний тракторов создано несколько типов измерительно-информационных систем, предназначенных для обо­ рудования подвижных динамометрических лабораторий. Разра­ ботаны и эксплуатируются системы «Чек-4» ВНИИФТРИ и АРПИ КубНИИТИМа для установки в подвижной тяговой лаборатории ТЛ-3 КубНИИТИМа, система «Прима» ПКБ «Пластмаш» для ВНИИМЭСХа, система Таганрогского радиотехнического инсти­ тута, установленная в динамометрической лаборатории Северокавказской МИС.

Система «Чек-4», установленная в подвижной лаборатории ТЛ-3, имеет 17 аналоговых и дискретных измерительных каналов. Ре­ зультаты измерений выдаются в виде средних величин за опыт на цифровом индикаторном табло и в печатной форме на бумажной ленте. Кроме средних значений измеряемых величин, система вычисляет и регистрирует в печатной форме средние значения

73

скорости, мощности, расхода топлива, удельного расхода топлива и буксования.

Системы АРПИ и «Прима», близкие по принципиальной схеме, но различающиеся по конструктивному оформлению, имеют по 12 каналов: 5 каналов для аналоговых датчиков (для измерения тягового усилия и температур с аппаратурной погрешностью ±1/6) и 7 каналов для импульсных датчиков (для измерения рас­ хода топлива, частоты вращения вала двигателя и ведущих колес

посредством тензометрических датчиков. Аналоговые сигналы преобразуются в дискретные с помощью аналого-цифровых пре­ образователей. Информация накапливается в блоках триггерных счетчиков и сохраняется до начала нового опыта или до команды «сброс».

Система«Чек-4» работает по двум программам: «Путь» и «Время», т. е. продолжительность опыта может быть задана по отметкам пути (от 250 до 2000 импульсов) или по времени (от 5 до 360 с). Системы «АРПИ» и «Прима» работают по программам «Время» (5—240 с) и «Расход» — по расходованию заданной порции топлива (от 50 до 500 импульсов по 1 см3 на импульс).

Дальнейшим' усовершенствованием аппаратуры АРПИ яв­ ляется универсальная измерительно-информационная система ЭМА (аппаратура для энергооценки машинно-тракторных агре­ гатов) КубНИИТИМа. Она предназначена для энергетических испытаний тракторов как с динамометрическими лабораториями, так и с помощью подвижных тензолабораторий, с прицепными и навесными орудиями, когда трактор оборудован тензометри­ ческими датчиками.

74

Аппаратура имеет шесть каналов для тензометрических дат­ чиков и семь счетных каналов для импульсных датчиков, в том числе один канал для измерения продолжительности опыта. Аппаратура может работать по трем программам: «Время», «Путь», «Расход», т. е. продолжительность опыта можно задавать по вре­ мени 7,5; 15; 30; 60 и 240 с, по пути 50, 100, 150 и т. д. до 500

импульсов от датчика путеизмерительного колеса и по расходу топлива 1;. 2; 3 и т. д. до 20 ходов поршня объемного расходо­

мера.

Аппаратура ЭМА позволяет измерять и регистрировать в циф­ ровом виде на бланке средние значения за опыт: а) тягового уси­ лия трактора, тягового сопротивления и крутящих моментов на полуосях и валах (приведенная основная погрешность ±1%); б) расхода топлива и частоты вращения валов и колес (погреш­ ность ±1 импульс); в) продолжительности опыта (при работе по программе «Время» погрешность ±0,3% , от измеряемой величины, при работе по программам «Путь» и «Расход» ±0,3% ± 0,05 с).

Источниками питания системы служат две аккумуляторные батареи по 12 В. Потребляемая мощность около 100 Вт.

На рис. 44 показана функциональная схема системы ЭМА (на схеме опущены некоторые детали и не показан блок питания). Тензометрические датчики ТД включены в полный мост, в измери­ тельной диагонали которого имеются балансировочный орган и масштабное устройство. Сигнал от измерительного моста посту­ пает в аналого-цифровой преобразователь АЦП, в котором анало­ говый сигнал тензометрического моста преобразуется в импульс­ ный сигнал таким образом, что количество импульсов, поступаю­ щих с выхода АЦП, пропорционально среднему значению ана­ логового сигнала на выходе за данный отрезок времени. Преобра­ зователь АЦП включает в себя ряд электронных устройств: гене­ ратор тактовых импульсов, цифро-аналоговый преобразователь, схему сравнения и триггерный ключ, пропускающий на выход преобразователя импульсы, количество которых пропорцио­ нально измеряемой величине в заданном масштабе. Имеются еще некоторые вспомогательные устройства.

Сигналы от датчиков частоты вращения и расхода топлива поступают на формирователь импульсов ФИ, который формирует импульсы одинакового напряжения, необходимого для срабаты­ вания счетчиков.

Импульсы от АЦП и от ФИ поступают на триггерные десятич­ ные счетчики ТДС. Триггер — это схема на двух транзисторах, имеющая два состояния: «Заперто» и «Открыто», что в двоичном исчислении означает 0 и 1. Схема из четырех последовательно включенных триггеров представляет собой двоичный счетчик с емкостью 15 единиц. С помощью обратной связи счет такого счетчика обрывают на цифре 9 (считая от нуля) и передают сле­ дующей четверке триггеров, образующих счетную декаду и т. д. В ЭМА имеется 11 трехдекадных счетчиков ТДС для чисел до 999

75

и 2 четырехдекадных счетчика для чисел до 9999. (Более подробно триггерные счетчики описаны в § 19).

Измерение продолжительности опыта производится с помощью канала «Время», где эталоном времени являются импульсы с пе­

риодом -jg с, поступающие на счетчик ТДС от генератора им­ пульсов времени Г.

Б л о к управления

Рис. 44. Функциональная схема измерительно-информационной системы ЭМА для тензометрических испытаний тракторных агрегатов:

В счетчиках ТДС результат измерения сохраняется до конца опыта. По окончании опыта результат счета от счетчика передается на усилитель У и затем —• на диодный коммутатор ДК, представ­ ляющий собой матрицу, собранную из полупроводниковых диодов по логической схеме ИЛИ. Коммутатор Д К пропускает показания счетчиков ТДС последовательно от каждой декады на соответ­ ствующий электромагнит клавишного механизма электроуправ-

76