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

ляемой печатающей машинки ЭУМ-23. Перед поступлением на электромагнит сигнал вторично усиливается усилителем печати цифр УПЦ. Перед каждым напечатанным числом печатается бук­ венный индекс соответствующего канала (датчика), поступающий от распределителя импульсов Р через усилитель печати индексов

УПИ.

Измерения, преобразование и последовательное печатание результатов измерения по каждому каналу выполняются автома­ тически. Последовательность печатания задает распределитель импульсов Р. Печатный бланк с результатами измерений имеет следующий вид:

Обозначения каналов перед результатом измерения: В — время в десятых долях секунды;

А, М, Н, Р, С, Т — буквенный индекс тензометрических каналов. Цифра рядом с индексом канала обозначает положение пере­ ключателя масштаба (5 каналов). Максимальная емкость счетчиков каналов (число импульсов до загорания лам­ почки, сигнализирующей о перегрузке канала) 960 им­ пульсов;

1, 2, 3, 4, 5, 6 — цифровые обозначения каналов расхода топлива и ча­ стоты вращения. Первый канал — четырехразрядный, для измерения частоты вращения вала двигателя или вала отбора мощности. Третий канал в нашем примере отключен (печатаются нули).

После окончания печатания результатов измерения показания каждого канала могут быть вызваны на визуальный контроль с помощью ручного переключателя визуального контроля ПВК- Цифровой индикатор ЦИ визуального контроля состоит из четы­ рех газоразрядных индикаторных ламп ИН-1. Лампа ИН-1 имеет 10 катодов в форме цифр от 0 до 9, которые начинают светиться при подаче напряжения.

Продолжительность опыта по времени, пути или расходу устанавливается ручным переключателем установки программы УП через переключатель ПП и включается с помощью включателя каналов ВК- Можно выключить расходомер выключателем ВКР, а также печатающую машину выключателем ВКП. Возможность визуального наблюдения результатов измерения при этом сохра­ няется.

При необходимости остановить измерения раньше, чем это обусловлено программой, нажимают кнопку «Стоп», при этом на печать будут выданы результаты измерения за фактическое время от начала опыта.

77

Для приведения системы в исходное состояние из любого ре­ жима (измерение, печать, визуальный контроль) нажимают кнопку «Сброс». При начале нового опыта сброс показаний предыдущего опыта происходит автоматически.

В системах «Прима» АРПИ и ЭМА регистрируются только средние значения измеряемых величин. Производные величины — мощность, скорость, часовой и удельный расходы топлива определяют последующим

расчетом.

Дальнейшее совершенст­ вование системы типа АРПИ состоит во введении вычи­ слительных блоков для по­ лучения в печати производ­ ных величин.

При работе по программе «Время» производные вели­ чины первого порядка, отно­

симые ко времени ( скорость

теля импульсов, приводящего результат измерения к 60 или 3600 с. Для получения мощности интегрируют результат измерения

двух каналов: усилия и скорости.

Результат измерения усилия тензометрическим мостом ТД (рис. 45) после’ аналого-цифрового преобразователя АЦП посту-

Рис. 46. Схема непосред­ ственной записи мощно­ сти на осциллограмму

пает на транзисторный ключ ТК, управляемый токовыми посыл­ ками от импульсного датчика пути ИД. Частота импульсов дат­ чика пропорциональна скорости, но на несколько порядков меньше частоты импульсов тензометрического канала. Таким образом, с выхода ключа ТК за время, определяемое программой «Время», на счетчик ТДС поступает количество импульсов, про­ порциональное произведению усилия и скорости, т. е. мощности. Если продолжительность опыта будет 10 или 100 с, то приведе­ ние показания счетчика ТДС к значению мощности будет состоять

78

ГЛАВА ІИ

ОБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ ДЛЯ ТОРМОЗНЫХ ИСПЫТАНИЙ ТРАКТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

§ 18. ТОРМОЗНЫЕ УСТАНОВКИ

Общие сведения

Тормозные установки или стенды служат для создания раз­ личных (заданных для опытов) нагрузок на валу двигателя и для измерения этих нагрузок. К тормозным установкам предъявляются следующие требования: 1) создание устойчивой нагрузки во всем диапазоне нагрузок и угловых скоростей коленчатого вала дви­ гателя; 2) возможность плавной и достаточно тонкой регулировки нагрузки; 3) обеспечение достаточно точного измерения нагрузки; 4) простота конструкции и обеспечение возможности учета по­ грешностей измерения нагрузки.

Тормозные стенды могут быть оборудованы для испытаний дви­ гателей как снятых, так и не снятых с шасси. В первом случае двигатель устанавливают на фундаментной плите стенда при по­ мощи специальных стоек. Во втором случае двигатель соединяют с валом тормоза через вал отбора мощности или вал приводного шкива трактора без снятия с шасси. Трактор устанавливают на платформу, которая опирается на домкраты. При помощи этих домкратов платформу можно опускать или поднимать. Домкраты устанавливают ниже уровня пола в котловане.

Рабочее место оператора, регистрирующую аппаратуру и пульт управления размещают в отдельном помещении, изолиро­ ванном от звуковых и вибрационных воздействий тормозного агрегата и соединенного с ним трактора (рис. 47).

Испытания двигателя, снятого с шасси, производят при дли­ тельных исследованиях, не связанных непосредственно с испыта­ ниями трактора. При испытаниях трактора тормозные испытания

80

1. Обеспечивается сравнимость и надежность результатов испытаний в отношении сохранения установленных регулировок и показателей работы двигателя как при испытании на тормозной установке, так и в поле. При этом двигатель испытывается в обыч­ ном рабочем состоянии.

Рис. 47. Аппаратурный отсек лаборатории стендовых испытаний двигателей внутреннего сгорания (у окна — пульт управления и измерительных приборов, слева от окна — вычислительно-регистри- рующая и управляющая машина ЭЛРУ-2М, у левой стены — шкапы

скоммутационными устройствами)

2.Соблюдается основное требование — испытание трактора заводской сборки. При снятии двигателя с шасси это требование нарушается, и многие возникающие в процессе последующих эксплуатационных испытаний дефекты могут быть отнесены за счет разборки и сборки при тормоз­ ных испытаниях.

3.Исключаются большие затраты

усилия Р на плече I дает крутящий момент М = Рі. Мощность определяется произведением

N = Л4о) = Pica,

где со — угловая скорость вала тормоза.

Кокчетавский механический завод МСХ СССР изготовляет специальные весовые механизмы для тормозных установок ВКМ-8,

ВКМ-17, ВКМ-32, ВКМ-57, ВКМ-115, ВКМ-185 и ВКМ-300 для измерения крутящих моментов от 8 до 300 кгс-м (от 80 До

3000 Н-м).

Для испытания тракторных двигателей используются электри­ ческие и гидравлические тормоза. Имеются также пневматические тормоза, в которых торможение осуществляется вентилятором. Эти тормоза по своим показателям пригодны лишь для некоторых работ в нестационарных условиях эксплуатации.

Гидравлические тормоза

Работа гидравлического тормоза основана на сопротивлении жидкости разрыву и на возникновении сил трения между жид­ костью и телом, движущимися в ней. Конструктивно гидравличе­ ский тормоз представляет собой заполненный водой кожух, в ко­ тором вращается ротор, снабженный карманами (камерами) в виде ложек, штифтами или перфорированными дисками. Поглощаемая тормозом мощность идет на нагревание воды, которая пропускается через тормоз.

Тормозной момент, развиваемый гидравлическим тормозом,

в общем виде определяется выражением

2 g

Alгт СЧ) ГСр,

где с — коэффициент, зависящий от формы и числа рабочих по­ верхностей ротора, от плотности рабочей жидкости и от коэффициента трения между жидкостью и рабочей поверх­ ностью ротора и статора;

(о — угловая скорость ротора; гср— средний радиус рабочей поверхности ротора.

Отсюда мощность, потребляемая гидравлическим тормозом, находится в кубической зависимости от угловой скорости ротора тормоза:

Инструментальная погрешность гидравлического тормоза сла­ гается из погрешности вследствие трения в подшипниках опор статора, погрешности весового механизма и погрешности в оценке к. и. д. мультипликатора, который устанавливается в некоторых конструкциях между испытуемым двигателем и тормозом.

Гидравлические тормоза почти вышли из употребления из-за сравнительно большого расхода воды, а также из-за необрати­

82

мости тормоза, т. е. невозможности прокручивания испытуемого двигателя тормозом при обкатке и при «холодных» испытаниях. Гидравлические тормоза используют лишь при испытаниях особо мощных двигателей, где эти тормоза по габаритам и по простоте конструкции конкурируют с электрическими.

Электрические тормоза

Электрический тормоз представляет собой генератор, который приводится испытуемым двигателем и превращает механическую энергию двигателя в электрическую, отдавая ее в нагрузку. На­ грузка может быть создана реостатом с металлическими сопро­ тивлениями или путем включения генератора во внешнюю сеть. В первом случае энергия, вырабатываемая тормозным генератором, превращается в тепловую; при отдаче в сеть эту энергию погло­ щает потребитель.

Электрические тормоза бывают постоянного тока, переменного тока синхронные и переменного тока асинхронные.

Машины постоянного тока более просты и универсальны. Они могут работать в большом диапазоне угловых скоростей как в режиме генератора, при торможении испытуемого двигателя внутреннего сгорания, так и в режиме двигателя при пуске, обкатке или при «холодных» испытаниях двигателя внутреннего сгорания. Для питания при работе в режиме двигателя и для рекуперации отдаваемой в сеть энергии при работе в режиме гене­ ратора тормозные установки постоянного тока снабжают моторгенераторными агрегатами, включенными по системе Леонарда.

Машины постоянного тока для тормозных установок, за редким исключением, выпускают с независимым возбуждением от спе­ циального возбудителя, при этом регулировка возбуждения яв­ ляется основным средством регулировки тормозной мощности машины.

Синхронные машины переменного тока употребляют редко в связи со сложностью вспомогательных устройств при работе на внешнюю сеть (стабилизатор напряжения, преобразователь ча­ стоты и др.).

Работа с рекуперацией энергии возможна лишь с отдачей энергии в сеть мощной энергосистемы с большой стабильностью напряжения и частоты. В противном случае трудно поддержать постоянство тормозной нагрузки с достаточной точностью. Если нет возможности подключиться к мощной энергосистеме, энер­ гию тормозного генератора отдают на реостаты.

Тормозные установки с асинхронными генераторами просты, хорошо работают как в режиме двигателя, так и в режиме генера­ тора, но имеют ограниченный диапазон скоростных режимов. Примером может служить тормозная установка СТЭУ-40-1000 для ремонтных сельскохозяйственных предприятий. Установка выполнена на базе асинхронного электродвигателя с фазным рото­

ром мощностью 40 кВт. До п — 1000 об/мин эта установка рабо­ тает как двигатель, а в диапазоне п = 1000-г-2000 об/мин — как генератор. Тракторные двигатели с номиналом п = 1600-^- 1800 об/мин развивают максимальный крутящий момент обычно при п < 1000 об/мин. Следовательно, эти тормозные установки для исследования двигателей внутреннего сгорания в области максимального крутящего момента не годятся.

Рис. 49. Электрическая схема тормозного стенда СТЭУ-40:

охлаждения водяного реостата

На рис. 49 показана электрическая схема тормозного стенда СТЭУ-40. Для пуска стенда необходимо включить сетевой ру­ бильник Р и нажать кнопку «Пуск» магнитного пускателя МП. Контрольные лампочки Л покажут, все ли фазы балансирной машины БМ находятся под напряжением. По мере заглубления электродов водяного реостата ВР, включенного в цепь обмоток ротора асинхронного двигателя, ротор начинает вращаться со все большей частотой. После пуска двигателя внутреннего сгора­ ния ДВС, когда ротор асинхронной машины будет вращаться с частотой более 1000 об/мин, машина «опрокинется» в режим генератора и начнет работать как тормоз, отдавая вырабатывае­ мую энергию в сеть. Циркуляционный насос ЦН служит для цир­ куляции щелочной воды реостата через его радиатор, охлаждае­ мый проточной водопроводной водой.

Харьковский завод «Электромашина» выпускает тормозные установки с балансирными машинами постоянного тока четырех­

84

МПБ означают «Машина постоянного тока балансирная», цифры показывают крутящий момент в режиме двигателя и тормозной момент в режиме генератора, мощность показана в режиме гене­ ратора. Машины допускают работу при частоте [вращения до 4500 об/мин. Кроме балансирной машины, установка укомплек­ тована агрегатом питания и рекуперации, включенным по системе Г—Д, или комплектом нагрузочных реостатов.

Рис. 50. Принципиальная электрическая схема тормозного стенда МПБ постоянного тока:

а на рис. 51 — функциональная схема тормозной установки типа МПБ. Балансирная машина БМ соединена механически с испыты­ ваемым двигателем внутреннего сгорания ДВС. Агрегат питания и рекуперации состоит из асинхронного электродвигателя А Д и генератора постоянного тока Г. На одном валу с асинхронным двигателем установлен возбудитель В для питания обмоток воз­ буждения машин Г и БМ постоянного тока. Генератор Г и балан­ сирная машина БМ соединены между собой электрически силовым кабелем.

При работе в режиме холодных испытаний двигателя внутрен­ него сгорания, при его обкатке или при пуске, асинхронный дви­ гатель А Д вращает генератор Г постоянного тока с независимым возбуждением. При этом балансирная машина БМ, получая пита­ ние от генератора Г, работает в режиме двигателя и вращает соединенный с нею испытуемый двигатель внутреннего сгорания

ния в цепь обмотки возбуждения ОВГ генератора Г вводится со-

85

противление R T, и э. д. с. генератора становится меньше э. д. с. балансирной машины: Е г < Ебм. При этом балансирная машина БМ переходит в генераторный режим параллельно с сетью, гене­ ратор Г становится двигателем, заставляя асинхронный двига­ тель А Д работать генератором и отдавать энергию в сеть. Такой режим называют режимом рекуперативного торможения. Введе­ ние сопротивления R r в обмотку ОВГ равносильно уменьшению сопротивления R 6m обмотки ОВБМ. Реостат R 6m введен в цепь

обмотки возбуждения ОВБМ балансирной машины для-тонкой регулировки возбуждения балансирной машины с целью более точного регулирования тормозного момента.

4 На рис. 52 показан общий вид тормозной установки (КубНИИТИМ). Тормозная балансирная машина этой установки соединена с валом отбора мощности трактора (установленного в соседнем помещении). Другой конец вала балансирной машины предназна­ чен для торможения двигателя, снятого с шасси. Двигатель уста­ навливают на стойки, показанные на рисунке.

На рис. 53 показана балансирная машина, соединенная с валом отбора мощности трактора Т-150 (Северокавказская МИС), уста­

86