книги из ГПНТБ / Руководство по испытаниям двигателей боевых и транспортных машин

t

Рис. 62. Схема автомата регулирования температуры охлаждаю­ щей воды с использованием чувствительного элемента от термо­ стата.

102

ления корпуса золотника к крышке; 20 — корпус золотника; 21 — отражатель холодной воды; 22 — золотник регулятора; 23— пру­ жина золотника; 24—упо,р пружины; 25—дно смесительного бачка;

и резинового буфера 29 шток 30 выдвигается из корпуса 31, пере­ мещая золотник 22 так, что приток холодной воды в бачок через золотник, трубку 2 и подводящий патрубок 6 увеличивается. При достижении температурой воды, выходящей из двигателя, задан­ ного значения, золотник 22 устанавливается в таком положении, когда количество поступающей в смесительный бак холодной воды будет равно тому количеству горячей воды, которое необходимо удалять из системы охлаждения для поддержания постоянства температуры выходящей воды.

Если в силу каких-либо причин температура выходящей воды поднимается выше заданного предела, золотник 22 перемещается дополнительно в направлении открытия, при этом приток холод­ ной воды в смесительный бак 1 и количество сливаемой горячей воды из бака увеличиваются, что вызывает снижение температуры выходящей воды до заданного значения.

Наоборот, в случае снижения температуры, за счет сокраще­ ния объема активной массы в капсюле, под действием пружины золотник и шток перемещаются в направлении закрытия, вслед­ ствие чего приток холодной воды в бачок и слив горячей воды из бачка уменьшаются и температура выходящей из двигателя воды повышается до заданного значения.

Пределы регулирования температур устанавливаются регули­ ровочным винтом 9. Ввертыванием этого винта в корпус 8 кап­ сюль 18 перемещается вниз и золотник 22 начинает открываться раньше, ввиду чего температура воды и тепловое состояние дви­ гателя снижаются, и тем значительнее, чем больше ввернут винт. В случае вывертывания винта 9 из корпуса 8, открытие золотни­ ка 22 будет происходить позже, при более высоких значениях тем­ пературы выходящей воды, в связи с чем температура воды и тепловое состояние двигателя повышаются.

ВСПОМОГАТЕЛЬНАЯ АППАРАТУРА

При испытании двигателей внутреннего сгорания часто возни­ кает необходимость регистрации, кроме основных измеряемых ве­ личин, еще целого ряда дополнительных данных, без которых невозможна обработка экспериментального материала. Выполняет­ ся это обычно при помощи различных специальных устройств и приспособлений. Ниже дается описание тех из них, которые на­ ходят применение в лаборатории кафедры двигателей.

103

Регистрация положения поршня индицируемого цилиндра в в.м.т..

производится специальными отметчиками. Чаще всего они выпол­ няются (рис. 63, а) в виде сердечника 2 из малоуглеродистой стали с катушкой, имеющей две обмотки. Первичная обмотка ка-

вторичной обмотки индуктируется э.д.с. и возникает импульс тока, под действием которого вибратор отклоняется и наносит отметку

вибратора осциллографа плавно отклоняется до некоторого макси­ мума (см. рис. 64, б). С размыканием контактов ток в первичной це­ пи, а следовательно, и в цепи вибратора резко падает до нуля и луч вибратора осциллографа возвращается в нулевое положение. За мо­ мент подачи искры в цилиндры двигателя принимается точка пересе­ чения линии отклонения луча вибратора при размыкании контактов с линией, соответствующей его нулевому положению. Отклонение

104

этой точки от в.м.т., выраженное в градусах поворота коленчатоговала, и представляет собой угол опережения зажигания.

Для визуального измерения углов опережения зажигания очень-' хорошо себя зарекомендовало приспособление, схема которого изо­ бражена на рис. 65. Металлический сегмент 2 со шкалой соеди-

Рис. 65. Приспособления для регистрации углов опережения зажигания.

няется через конденсатор 1 с проводом 5, идущим от распредели­ теля к свече 6. В момент пробоя искрового промежутка свечи' установленная на соединенном с коленчатым валом двигателя дис­ ке 4 неоновая лампа 3 вспыхивает и, освещая щель в диске, за;

Рис. 66. Устройство для изменения состава смеси.

счет стробоскопического эффекта создает светящуюся линию,, показывающую по шкале сегмента 2 угол опережения зажигания..

Устройство для изменения состава смеси в карбюраторных дви­ гателях схематически представлено на рис. 6 6 : Действие его осно­

1 0 S

вывается на изменении расхода топлива, дозирующих систем карбюратора при изменении давления в поплавковой камере.

Поплавковая камера карбюратора 1 отключается от воздушного канала заглушкой 2 и соединяется с ресивером 4, связанным с ро­ тационным компрессором 6 через четырехходовой кран 5.

давая при этом разрежение или повышая давление. Величина дав­ ления или разрежения измеряется манометром 3 и регулируется краником 7.

Разрежение или давление из ресивера передается в поплавко­ вую камеру и вызывает соответствующее обеднение или обогаще­ ние смеси в нужных пределах.

Непосредственное измерение мощности двигателей. Как сле­ дует из уже упоминавшегося уравнения

N e= kMn,

для непосредственного измерения мощности необходимо иметь сигнал, пропорциональный произведению крутящего момента на число оборотов коленчатого вала двигателя. Сравнительно просто это выполняется путем использования моста сопро­

тивлений.

Действительно, пусть, например, в диагональ мос­ та СД (рис. 67) подается напряжение, величина кото­ рого является некоторой функцией числа оборотов коленчатого вала двигателя

Сила тока в диагонали моста АВ определяется уравнением

1 0 6

в диагональ моста АВ, будут некоторой функцией мощности дви­ гателя.

В приборе, схема которого приведена на рис. 67, питание моста осуществляется от соединенного с коленчатым валом двигателя тахогенератора постоянного тока ТГ, э.д.с. которого прямо про­ порциональна числу оборотов его якоря.

Переменное сопротивление R i устанавливается на корпусе ба­ лансирного тормоза или на маятниковом устройстве динамометра таким образом, что его подвижный контакт перемещается при из­ менении положения статора тормоза, обеспечивая изменение со­ противления примерно пропорционально крутящему моменту.

При соответствующем подборе параметров моста и величины сопротивления R i практически может быть получена линейная за­ висимость между показаниями гальванометра и значениями эф­ фективной мощности. Для визуального отсчета шкала гальвано­ метра тА градуируется в киловаттах.

СПЕЦИАЛЬНЫЕ РЕГИСТРИРУЮЩИЕ ПРИБОРЫ

Для регистрации различных процессов, особенно протекающих с большими скоростями, при исследованиях двигателей широко используются осциллографы.

По принципу своего действия осциллографы делятся на два класса: электромагнитные и катодные.

Электромагнитные осциллографы. Чувствительным элементом

вэлектромагнитном осциллографе является гальванометр или виб­ ратор, показанный схематически на рис. 6 8 , а. В поле постоянного магнита 1 располагается натянутая пружиной 2 и прижатая к двум призмам 3 петля 4 из бронзовой ленты. В средней части петли при­ клеивается плоское зеркальце 5, а свободные концы ее соединяют­ ся с клеммами 6, к которым подключаются регистрирующие при­ боры. Все детали гальванометра размещаются или в каучуковом (гальванометры с индивидуальными постоянными магнитами) или

вметаллическом корпусе (гальванометры с общим постоянным магнитом для всего осциллографа). Для повышения стабильности работы вибраторов корпуса их заполняются маслом.

Осциллографы обычно снабжаются несколькими гальвано­ метрами. Наша отечественная промышленность в настоящее время выпускает переносные и стационарные электромагнитные осцилло­

графы, позволяющие одновременно регистрировать 8 , 9, 12 и 24 процесса.

107

Рис. 68. Оптическая схема осциллографа Н-102:

а —схема гальванометра (вибратора); б-—оптическая схема осциллографа.

канального осциллографа Н-102 завода «Вибратор» (на рисунке показан только один канал). Луч света от источника / (специаль­ ная лампа с точечной нитью) проходит через конденсатор 2 и де­ лится диафрагмой 3 на восемь узких пучков. Каждый из пучков попадает на одно из поворотных зеркал 4, отражается от него на зеркало 5, а от последнего—на соответствующее зеркало б. От зер­ кал 6 пучки света направляются через линзы 7 на зеркала, гальва­ нометров 8. Отражаясь от зеркала 8, пучок света снова проходит через линзу 7 на зеркало 6, откуда одна часть пучка попадает че­ рез линзы 9 я 14 на зеркальный барабан 15 и отражается на ма­ товый экран 16, а другая— на зеркало 10 и от него через зерка­ ло 11 и линзу 12 направляется на пленку 13.

Специальным механизмом пленка 13 с определенной скоростью перемещается перпендикулярно линзе 12, а барабан 15 вращается с заданным числом оборотов. Если гальванометр 8 не включен, то рамка его неподвижна и на пленке 13 записывается, а на экране осциллографа 16 визуально наблюдается прямая линия.

В случае включения гальванометра через него проходит ток в соответствии с величиной внешнего сигнала. В результате взаи­ модействия создаваемого этим током магнитного поля с магнит­ ным полем постоянного магнита, рамка гальванометра и прикреп­ ленное к ней зеркало 8 соответствующим образом поворачиваются. С изменением положения зеркала 8 изменится направление отра­ женного пучка света, идущего от него на пленку 13 и экран 16, вследствие чего световой луч на пленке и на экране перемещается и при движении пленки и барабана вычерчивает кривую, выра­ жающую в определенном масштабе изменение внешнего сигнала, а следовательно, и регистрируемой величины.

Запись в осциллографе Н-102 производится на фотопленку шириной 36 мм. Скорость записи (подачи пленки) может изменять­ ся в пределах от 1 до 10 000 мм/сек. Осциллограф снабжается спе­ циальным отметчиком времени с частотой 500 гц, который уста­ навливается в первое гнездо вместо вибратора. Питается прибор от сети переменного тока напряжением 127 или 220 в или от сети постоянного тока напряжением 24 в (после перестановки двига­ теля). Управление прибором может быть как непосредственное, так и дистанционное.

Конструкция осциллографа позволяет в процессе работы регу­ лировать начальное положение лучей гальванометров на экране и на пленке, устанавливать любые скорости подачи пленки в ука­ занных выше пределах, задавать длину снимаемых кадров и сле­ дить за расходом пленки. Просто также выполняются все про­ цессы настройки прибора. Он с одинаковым успехом может исполь­ зоваться как в стационарных, так и в дорожных условиях. Един­ ственным его недостатком является сравнительно небольшой мас­ штаб записи исследуемых процессов.

109

Кроме осциллографа Н-102, завод «Вибратор» в последние годы освоил и приступил к серийному выпуску нового магнито-электри­ ческого осциллографа Н-105, рассчитанного на одновременную за­ пись 12 процессов на обычной или дневной фотобумаге шириной 120 мм. Максимальная скорость подачи бумаги позволяет исполь­ зовать этого прибор для индицирования всех современных поршне­ вых двигателей.

Уступая осциллографу Н-102 в процессе регулировок и настрой­ ки, осциллограф Н-105 значительно превосходит его по целом'/ ряду других показателей и может считаться одним из лучших пе­ реносных осциллографов.

Для регистрации более медленно протекающих процессов, чем процессы, протекающие в цилиндрах двигателей, с успехом могут использоваться также четырнадцатиканальные осциллографы Н-700 Кишиневского завода и девяти-, двенадцати-канальные авиа­ ционные осциллографы серий «К».

Колодные осциллографы. Главной частью катодного осцилло­ графа является электронно-лучевая трубка. Она представляет собой стеклянный баллон, внутри которого создан вакуум и по­ мещено электронно-оптическое устройство, состоящее из электрон­ ной пушки и системы отклонения катодного луча.

Электронная пушка за счет разности потенциалов горячего ка­ тода и анодов генерирует электронный пучок, который потом

в электрическое или электромагнитное поле, отклоняется пропор­ ционально потенциалу поля. Управляемый электронный луч попа­ дает на стенку трубки, покрытую особым веществом — люминофо­ ром. Под воздействием электронной бомбардировки в люминофоре возникает явление люминесценции, вызывающее свечение места попадания электронного луча.

В большинстве катодных осциллографов применяются электрон­ но-лучевые трубки, имеющие, в отличие от теливизионных, электро­ статическое отклонение луча за счет действия электрического поля.

Благодаря большой скорости движения электронов и ничтожной их массе, катодный осциллограф позволяет регистрировать про­ цессы, имеющие длительность, измеряемую микросекундами.

На рис. 69 представлена принципиальная блок-схема катодно­ го осциллографа С-1-1, который работает от пьезокварцевого датчи­ ка, установленного на двигателе. Электрический сигнал датчика, усиленный в специальном пьезоэлектрическом усилителе, поступает на вход блока вертикального усилителя 3. Отсюда сигнал, усиленный по напряжению и мощности, подается на пластины вертикального отклонения электронно-лучевой трубки Л\. Электрическое поле, образованное этими пластинами, заставляет электронный луч пере­

110

метаться по вертикали пропорционально величине входного сиг­ нала.

На пластины горизонтального отклонения трубки Л { подается пилообразное напряжение, вырабатываемое электронным генера­ тором-блоком горизонтальной развертки 4. Во время медленного изменения напряжения генератора луч следует за ним, равномерно перемещаясь по экрану вправо. После медленного «рабочего хода» генератор создает резкий скачок напряжения в обратном направлении, в связи с чем луч практически мгновенно возвра­ щается в левую часть экрана (нерабочая часть диаграммы).

Совместное действие на луч пластин вертикального и горизон­ тального отклонения создает одновременное перемещение луча в двух измерениях. По вертикали — пропорционально измеряемому

Рис. 69. Блок-схема электронного осциллографа:

развернутую индикаторную диаграмму.

Вследствие того, что осциллографические трубки обладают зна­ чительным «послесвечением», глаз человека воспринимает не только мгновенные координаты луча (точку), но и предыдущие координаты — точки, сливающиеся в одну кривую линию.

Индикаторную диаграмму, полученную на экране осциллогра­ фа, очень удобно использовать для визуального наблюдения за рабочим процессом двигателя. При необходимости можно ее сфо­ тографировать с помощью специальной фотоприставки.

Для демонстрации индикаторных диаграмм на учебных заня­ тиях на кафедре разработана специальная осциллографическая установка, блок-схема которой представлена на рис. 70.

111