М инистерство образования и науки

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Брянский государственный технический университет

Кафедра «Тепловые двигатели»

Дисциплина

«ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ, ИСПЫТАНИЙ И КОНТРОЛЯ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ МАШИНАХ»

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ

Студент группы ХХ-ХХХХ:

И.И. Иванов

Преподаватель:

доц. Дмитриевский Е.В.

Брянск 2014

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА

МЕТОДОМ СТРОБОСКОПИРОВАНИЯ

При испытаниях двигателей внутреннего сгорания с турбонаддувом необходимо уметь измерять частоту вращения ротора турбо­компрессора, так как все характеристики наддува зависят от этой ве­личины. Трудность в измерении частоты вращения ротора турбоком­прессора заключается в том, что она составляет десятки тысяч оборо­тов в минуту. Изменяют частоту вращения турбокомпрессора по специальной методике.

1. ЗАДАЧА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Задача выполнения лабораторной работы - изучение методики измерения частоты вращения ротора турбокомпрессора методом стробоскопирования.

2. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Стробоскопический эффект - это один из видов оптических ил­люзий, заключающийся в слиянии в сознании зрителя в один образ отдельных изображений движущегося предмета, которые наблюда­ются не непрерывно, а в течение ряда коротких периодически сле­дующих друг за другом интервалов времени. Стробоскопический эф­фект обусловлен инерцией зрения, т.е. сохранением в сознании на­блюдателя зрительного образа уже после того, как картина, вызвав­шая этот образ, исчезает. Если время между двумя последовательны­ми наблюдениями предмета мало, то образы, вызванные каждым на­блюдением, сливаются, и наблюдение кажется непрерывным. Иллю­зия полной неподвижности вращающегося с частотой φ предмета (например, ротора турбокомпрессора) возникает, если частота φ сов­падает с частотой моментов наблюдений, т.е. вспышек. Вращающий­ся предмет каждый раз освещается в одном и том же положении и кажется неподвижным. Приборы для реализации стробоскопического эффекта называются стробоскопами. В стробоскопе прерывистое ос­вещение осуществляется с помощью импульсных ламп с регулируе­мой частотой вспышек. Принцип действия стробоскопа заключается в том, что совершающий вращательное движение вал турбокомпрессо­ра освещается стробирующими импульсами света и делается види­мым в отдельные (очень малые) промежутки времени. Если частота импульсов света совпадает с частотой вращения вала, то ротор турбо­компрессора кажется остановившимся. При небольшом различии частоты вращения и частоты вспышек кажется, что ротор совершает замедленное (или ускоренное) вращение. Достоинством строботахометра является измерение скорости видимых, но труднодоступных объектов, кроме того, стробоскоп позволяет измерять скорость вра­щения объектов без всякого тормозящего воздействия на них со сто­роны прибора.

3. Практическая часть

Для работы стробоскопа на ротор турбокомпрессора нанесены специальные метки, а частота световых импульсов плавно регулиру­ется в пределах от 0 до 30 000 Гц. Если частота вспышек лампы равна или кратна частоте вращения ротора, то ротор будет казаться непод­вижным.

Для того чтобы проверить, не ошиблись ли в 2, 4 раза и т.д. при измерении частоты вращения ротора с помощью стробоскопиче­ского тахометра, необходимо руководствоваться следующим:

• максимально возможная частота вращения ротора ТК дизеля 6ЧН12/14 - 27 000 мин^-1;

• конец ротора, видимый в смотровое окно, имеет одну сквоз­ную прорезь; одна половина ротора окрашена в белый цвет;

• плавно изменяя частоту вспышек лампы, добиваемся эффекта неподвижности (обращая внимание на то, чтобы была видна одна прорезь и была окрашена именно одна половина ротора, рис.1);

• увеличиваем в 2 раза частоту вспышек и вновь добиваемся эффекта неподвижности ротора при одной видимой прорези и обращаем вни­мание на окраску конца ротора; операцию повторяем до предела из­мерения прибора (30 000 мин^-1).

Если после очередного увеличения в 2 раза частоты вспышек лампы окажется, что окрашены в белый цвет обе половины конца ротора, уменьшаем в 2 раза частоту вспышек лампы до достижения эффекта неподвижности ротора. Это будет действительная частота вращения ротора, рис.1.

Окрашено

Прорезь

Не окрашено

а) б) в)

Рис. 1. Вид на конец ротора ТК при измерениях п_тк стробоскопиическим тахометром: а - частота вращения ротора больше или меньше частоты вспышек лампы; б – частота вращения ротора в 2 раза меньше частоты вспышек; в - правильное положение меток на конце ротора турбокомпрессора (частота вспышек лампы стробоскопа совпадает с частотой вращения ротора турбокомпрессора)