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

а при выражении давления в мм жидкостного столба

где рж — плотность жидкости, заполняющей пьезометр.

Коэффициент 9 — в данном случае учитывает неравномерность распределения скоростей в сечении.

Рис. 33. Статически-динамическая трубка.

Для точного определения расхода необходимо измерять динамический напор в различных точках поперечного сечения трубопровода. По полученным результатам отдельных замеров определяется средний динамический напор, по которому затем находят средний расход воздуха.

Поскольку при малых скоростях воздуха величина динамиче­ ского напора очень мала, то в качестве регистрирующих прибо­ ров с трубками обычно применяют уже описанные выше микро­ манометры.

Рассмотренные методы определения расходов воздуха могут применяться только для установившихся потоков. При работе поршневых двигателей давление, а следовательно, и скорость воздуха во впускном трубопроводе непрерывно изменяются в такт с процессами наполнения. Вследствие этого непосредственное из­ мерение расхода воздуха диафрагмами или трубками невозмож­ но. В этом случае между двигателем и мерным устройством по­

52

мещают специальный ресивер для демпфирования колебаний дав­ ления, чтобы обеспечить сглаживание пульсаций. Объем ресивера должен быть не менее 2 0 0 объемов одного цилиндра испытывае­ мого двигателя.

Газовые часы. При измерении средних расходов воздуха хо­

Рис. 34. Газовые часы:

/ —дроссельная заслонка; 2—ресивер; 3—газомер.

установлен газомер 3. Последний представляет собой два трех­ лопастных ротора специального профиля, находящиеся в зацеп­ лении друг с другом по типу воздуходувки Руте.

При движении воздуха через газомер создается небольшой перепад давлений, под действием которого роторы вращаются. За каждый оборот ротора через газомер транспортируется опре­ деленное количество воздуха, объем которого равен общему впа­ дин между лопастями роторов. Поэтому, зная суммарное число оборотов роторов, можно определить количество воздуха, прошед­ шего через газомер. Число оборотов роторов регистрируется счет­ чиком, который проградуирован в м3. В процессе испытаний за­

Газовые часы, используемые в лаборатории кафедры, обору­ дованы специальной дроссельной заслонкой, позволяющей регу­ лировать давление на впуске в двигатель и имитировать тем са­ мым работу двигателя в высокогорных условиях, а также иссле­ довать влияние на работу двигателя состояния впускного тракта.

53

ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА ТОПЛИВА

Расход топлива при работе двигателей на установившихся режимах чаще всего находится путем определения времени расхо­ да мерного объема или навески топлива, в соответствии с чем различают объемный и весовой способы.

При исследовании неустановившихся режимов измерение рас­ хода топлива возможно только путем регистрации скорости его истечения в каком-либо мерном устройстве. Для этой цели используются гидрометрические вертушки, приборы типа элек­ тротермоанемометра, реометры, флоуметры, ротаметры и др.

Рис. 35. Устройства для измерения расхода топлива:

а —объемным способом; б—весовым способом.

Во время работы двигателя трехходовый кран 2 устанавли­ вается в положение I (рис. 35, а). При этом топливо из бака проходит в систему питания двигателя, одновременно заполняя мерные колбы и Pi и V2.

В процессе измерения кран 2 переводится в положение II, при котором топливо поступает в двигатель из мерных - объемов. Время прохождения уровня топлива между метками на горлови­ нах мерных сосудов фиксируется секундомером.

54

При известных объемах мерных колб и времени расхода топлива из них, часовой расход топлива определяется по формуле

вески топлива. Для этой цели обычно используются настольные стрелочные весы и секундомеры.

Схематически весовой способ изображен на рис. 35, б. Топли­

либо прямо в двигатель, либо в бачок 2, установленный на чашке весов 1.

При обычной работе двигателя кран 4 закрыт, а кран 5 от­ крыт, и топливо проходит из бака непосредственно в двигатель.

Перед началом измерений кран 4 открывается и бачок 2 за­ полняется топливом настолько, чтобы стрелка весов перемести­ лась к краю шкалы. В процессе измерения кран 5 перекрывается, а кран 4 открывается. При этом топливо расходуется из мерного

ле (1 0 ) находится средний часовой расход.

Как весовой, так и объемный способы обладают определенными недостатками, к числу которых прежде всего относятся необходи­ мость одновременного наблюдения за расходом мерной порции топлива и регистрации времени ее расхода, а также зависимость получаемых результатов от субъективных качеств эксперимента­ тора. С целью ликвидации этих недостатков в лаборатории ка­ федры двигателей разработаны специальные гидростатические весы с автоматическим отсчетом.

Гидростатические весы (рис. 36) состоят из цилиндрического сосуда 1, в котором находится поплавок 3. Сверху поплавка уста­ новлен груз 2 с опорной штангой 4.

Действие автоматических гидростатических весов основано на том, что моменты равновесия подъемной силы поплавка и дей­ ствующих на него сил тяжести регистрируются контактами 5, в, 7, включающими и выключающими электрическую измеритель­ ную цепь.

При заполнении прибора топливом поплавок всплывает и коль­ цевым контактом 6, упирающимся в заплечик 5 штанги 4, подни-

55

мает груз 2. В этом случае подъемная сила поплавка равна сум­ ме его массы и массы груза 2.

Таким образом, описываемое устройство обеспечивает замы­ кание контактов 4 и 7 в начальный момент равновесия весов, и раз­ мыкание контактов 5, 6 во второй момент равновесия поплавка, позволяя тем самым фиксировать время расхода количества; топлива, пропорционального массе груза Gr, установленного» в приборе.

56

р

Масштаб измерений зависит от отношения площадей —г~., что-

/ п

дает возможность определять большие расходы при малых раз­ мерах поплавка.

Автоматический расходомер, работающий на основе описан­ ного принципа, показан на рис. 37. Он устанавливается в топли­ воподводящую магистраль двигателя, непосредственно за насо­ сом, который подает топливо в угловой штуцер 6 и трубку 12. При открытом электромагнитном клапане 5 корпус 13 заполняет­ ся до уровня, определяемого воздушной подушкой под колпа­ ком 1. Одновременно происходит питание карбюратора через шту­ цер 3. Для измерения включается электромагнит 7, закрывающий клапан 5. Тогда начинает опорожняться корпус 13 прибора. Дав­

кроется, то топливо, заполнив объем колпака 1, начнет поступать в корпус 13 по трубке 16, что исключает возможность остановки двигателя.

Начало и конец измерения регистрируется при помощи элек­ трических контактов 8, 9 я 10 (рис. 38).

Для пуска прибора служит кнопка 11, которая через реле Ру включает ток в обмотку электромагнита 4, закрывающего кла­

такты питания электромагнита 6, осуществляющего пуск секун­ домера. После зарядки конденсатора Су поступление тока через реле Рз прекращается, и якорь электромагнита 6 возвращается в исходное положение.

При понижении уровня до нижней контрольной точки h2 кон­ такты 9 я 10 размыкаются, вследствие чего реле Ру отключается от массы. Конденсатор Су разряжается через реле Р3 я выключает секундомер. В это же время прекращается питание электро­ магнита 4, и клапан 3 открывается. После этого прибор снова, заполняется топливом для следующего измерения. Для возвраще­ ния стрелки секундомера в исходное положение после записи ре­ зультатов служит кнопка 5.

ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА ВОДЫ

Измерение расхода воды обычно производится при определе­ нии теплового баланса двигателя.

Стендовые системы охлаждения двигателей работают по прин­ ципу отвода необходимого количества теплоты охлаждающей водой путем добавления в систему холодной воды и вытеснения такого же количества горячей.

57

Рис. 37. Автоматический расходомер топлива:

/ —колпак; 2—груз; 3-штуцер для выхода топлива; 4—контактная пятка; 5—клапан; б—угло­ вой штуцер; 7—электромагнит; 8—клеммы; 9—контактное кольцо; 10—контакт штанги; / / —по­ плавок; 12—трубка; 13—корпус; W-прозрачная трубка; 15—игольчатый кран; /6-трубка.

58

На рис. 39 представлены схемы стендовых систем охлаждения с измерением расхода всей воды, циркулирующей в двигателе (а)

Рис. 38. Электрическая схема расходомера:

7—сигнальная лампочка; 2—аккумуляторная батарея; 3—клапан электромагнитный; электромагнит клапана; 5—кнопка сброса секундомера; <5—электромагнит секундо­ мера; 7—секундомер; 8 —контактная пятка; 9—контактное кольцо; 10—штанга; 77—кноп­

ка включения расходомера.

Рис. 39. Схемы измерения расхода воды в системе охлаждения:

59

патрубок, вваренный в корпус тангенциально. Такое направление воды обеспечивает хорошие условия для перемешивания горячей воды с холодной, поступающей в бачок по трубе 5 из водопрово­ да. Охлажденная вода выходит из бачка через нижний патрубок и поступает в водяной насос двигателя. Количество добавляемой воды и зависящий от него тепловой режим двигателя регулируют­ ся краном 3. Вместо крана могут ставиться автоматические устройства для поддержания теплового режима двигателя, опи­ сание которых дается в главе VII.

Постоянный уровень воды в системе определяется положением

входящей в двигатель— 1 и выходящей из него. Вследствие ин­ тенсивной циркуляции перепад температур в этой системе обычно равен 3—7°С, что затрудняет точное его измерение.

Количество воды, поступающей в смесительный бачок, равно количеству воды, отводимой из системы, поэтому теплота, уно­

б о л е е точ н о .

Расход добавляемой воды можно измерять водомером 2 или мерным устройством, установленным в трубе 6. Необходимо, од­ нако, иметь в виду, что измерение должно производиться только при установившемся тепловом режиме двигателя. В противном случае теплота, фактически отводимая от двигателя, и теплота измеряемая не будут равны.

В простейшем случае расход добавляемой воды можно опре­ делить, фиксируя время заполнения мерного объема водой, вы­ текающей из смесительного бачка.

Однако более точные результаты дает применение гидростати­ ческих весов, схема которых приведена на рис: 40. В отличие от описанного выше прибора для измерения расхода топлива, водя­ ной расходомер может фиксировать расход от 1 до 5 кг жидкости. Вследствие отсутствия опасности взрыва контактная система вы­ несена в воздушную часть корпуса. Во избежание появления ко­ лебаний поплавка, на нем устроена успокоительная перегородка. В регистрирующей схеме применен электросекундомер 6. Расхо­

60

домер начинает работать, если экспериментатор рукояткой 3 закрывает клапан 5, тогда вода, уходившая до этого в канализа­ цию, заполняет резервуар 1. Как только подъемная сила поплав­ ка 10 станет равной его массе, последний поднимется и коснется груза 8, опирающегося на контакты 9. Так как поплавок соеди-

Рис. 40. Схема гидростатического блока для измерения рас­ хода воды.

нен с массой прибора, контакты 9 замыкаются на массу и элек­ тросекундомер включается. Повышение уровня приводит к тому, что подъемная сила поплавка станет достаточной для переме­ щения груза 8, в результате чего контакты 9 отключаются от по­ плавка 10 и отсчет времени прекращается. Во избежание пере­ лива воды в резервуаре установлена сливная трубка 2. Для при­ готовления прибора к следующему измерению необходимо от­ крыть клапан 5 и сбросить показания электросекундомера.

Количество измеряемой воды зависит от массы груза 8, кото­ рая может увеличиваться за счет дополнительных грузов 7.

Для измерения расхода воды в лаборатории кафедры исполь­ зуются также стандартные водомеры, устанавливаемые в трубо­ провод, подводящий воду к смесительному бачку.

61