ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.04.2020
Просмотров: 4264
Скачиваний: 3
48
Электрическая часть стенда ДГР 5001500 предусматривает установку нагрузочных сопротивлений с подключением индукционной нагрузки. Для замера параметров, предусмотренных программой испытаний, а также для параллельного контроля нагрузок с генератора дополнительно к штатным приборам комплексного устройства КУ-75 устанавливаются необходимые стендовые контрольно-измерительные приборы и образцовые приборы К-50.
3.4. Проведение динамических исследований цилиндровой втулки на развернутом дизеле
Динамические исследования цилиндровой втулки дизеля ЧН 21/21 проводились в экспериментальной лаборатории ОАО «Волжский дизель им. Маминых». Запустив дизель-генератор ДГР 5001500 и стабилизировав параметры рабочего процесса дизеля ЧН 2121, контроль за которыми осуществлялся визуально по температурам воды и масла, составляющим 353 К, ступенчато дается режим «наброс» нагрузки. Спустя 1500 с. после приема нагрузки, соответствующей частоте вращения коленчатого вала в 25 с1 на осциллограмму записываются динамические напряжения от действия суммарных динамических нагрузок и сил инерции (тензодатчики 1-5) с одновременной записью на осциллограмму динамических напряжений от силовой шпильки (индикатора нагрузки). После записи динамических напряжений в указанных точках прокрутка дизеля прекращается и проводится окончательная пятикратная тарировка каналов измерительной схемы повторными нагружениями и разгрузками тарировочной балки. По завершению указанных операций аппаратура переключается на другие измерительные точки цилиндровой втулки. Порядок исследований и тарировки повторяется до окончания осциллографирования последних точек на втулке. Таким образом, динамические исследования напряженного
49
состояния цилиндровой втулки на развернутом дизеле по разработанной методике проводятся в последовательности:
-
прогрев аппаратуры, составляющей измерительную схему;
-
предварительная тарировка измерительного тракта;
-
включение соответствующих рабочих тензодатчиков цилиндровой втулки в измерительную схему и выбор масштаба осциллограммы согласно предварительной тарировке;
-
установка режимов работы дизеля и запись показаний рабочих тензодатчиков от действия суммарных сжимающих сил и сил инерции при работе дизеля под нагрузкой с одновременной записью динамических напряжений в силовой шпильке;
-
предварительный и ориентировочный анализ осциллограмм с целью повторной записи динамических напряжений в исследуемых точках цилиндровой втулки.
3.5. Оценка точности экспериментов и погрешности измерений
3.5.1. Анализ температурной деформативности тензодатчиков и погрешности измерений
Цилиндровая втулка с наклеенными тензодатчиками работает в тяжелых условиях, вызванных внешними циклическими нагрузками Рсж и Р; и температурным полем, созданным внутренним источником тепла -горячими выхлопными газами на тактах расширения и выпуска. Внешним источником тепла является окружающая среда - горячая охлаждающая вода системы охлаждения дизеля. В сложных условиях повышенных температур из-за нагревания тензодатчиков, выводов и соединительных проводов изменение сопротивления тензодатчиков от температур может в несколько раз превышать их сопротивление от деформаций. При отсутствии
50
специальных мер разогрев каждого элемента измерительной цепи сопровождается разбалансом моста и регистрацией фиктивного сигнала. Так, например, изменение температуры на 274 К вызывает изменение сопротивления решетки тензодатчика из константна до 0,4, из никеля до -0,$, т.е. эти изменения соизмеримы с изменением сопротивления, обусловленным замеряемой деформацией [35].
Экспериментальные исследования динамической прочности тензодатчиками сопротивления в производственных условиях являются основными. Вместе с тем, экспериментальные исследования показывают, что сопротивление наклеенного на цилиндровую втулку тензодатчика имеет сложную зависимость от температуры, времени и влияния внешней среды.
В соответствии с существующей терминологией полная деформация в цилиндровой втулке вызывается знакопеременными динамическими нагрузками растяжения и сжатия, температурными напряжениями материала цилиндровой втулки, свободным тепловым расширением материала решетки тензодатчика, изменением электрического сопротивления последнего. «В сложных условиях исследования напряженного состояния конструкций при повышенных температурах изменение сопротивления тензодатчика от температуры может в десятки раз превышать изменение сопротивления от деформации» [54].
При температурном воздействии наклеенные на цилиндровую втулку тензодатчики испытывают влияние нескольких факторов:
-
температурного изменения коэффициента тензочувствительности тензодатчиков;
-
температурного приращения сопротивления материала решеток тензодатчиков;
-
температурного изменения относительной ползучести партии тензодатчиков;
51
- температурного изменения сопротивления изоляции системы «цилиндровая втулка-тензодатчики-токоведущие провода и кабели».
Указанные факторы проявляются одновременно в тесном взаимодействии.
Суммарный эффект воздействия — температурная деформация тензодатчиков. При существующем уровне развития теории и практики электротензометрирования разделить факторы, вызванные температурным воздействием и дать точную оценку их влияния в раздельности на показания тензодатчиков затруднительно.
С целью исследования и уточнения влияния температуры на показания тензодатчиков, а также определения полной суммарной относительной погрешности для комплекса измерительной аппаратуры (рис. 3.3) проводится измерение, осуществляемое сравнением работы различных мостов, составленных из проволочных тензодатчиков и наклеенных непосредственно на исследуемую цилиндровую втулку и тарировочную балку.
Погрешности измерений, вызванные нестабильностью работы измерительного тракта и разбросом в тензочувствительности тензодатчиков,
возможно, оценивать только установлением статистических характеристик
взаимодействия всех звеньев измерительной цепи и их последующим
суммированием, пользуясь закономерностями теории вероятностей и
математической статистики. Суммарная погрешность определяется по
данным непосредственных измерений, а не по результатам вычисления
функции этих данных. Правильные результаты получаются при
использовании метода испытаний, где каждое отдельное измерение
погрешности производится по соответствующей методике и с применением
приборов, точность которых соответствует требованиям, предъявляемым к
результатам с обязательным соблюдением ГОСТов. Погрешность конечного
результата определяется элементом измерительной цепи, имеющим
наименьшую точность. Излишняя точность одного из элементов не
52
уменьшает погрешность результата, а лишь удорожает и усложняет проведение исследований. Этим же руководствуемся при обработке результатов измерений. Точность элементов измерительной цепи и обработка результатов исследований должны быть примерно одинаковыми.
При оценке погрешностей, связанных с особенностями динамического электротензометрирования цилиндровых втулок высокофорсированных дизелей полагаем, что измерение производится с применением мостовой схемы, схемной термокомпенсации, относительно коротких линий связи между тензодатчиками и измерительной аппаратурой и использованием промышленных усилителей на несущей частоте.
Погрешности от влияния изменений сопротивления выводных и соединительных проводов и токоведущих кабелей исключаются применением трехпроводной системы монтажа, состоящей в том, что третий провод от тензодатчика включается в смежное плечо моста и имеет ту же температуру, что и остальные соединительные провода. Так как температура цилиндровой втулки изменяется медленно, а температурное поле относительно равномерное и на цилиндровой втулке отсутствует скачок температур, с целью снижения температурной погрешности тензодатчиков применяется метод схемной компенсации, заключающийся в подключении в смежные плечи измерительного моста рабочего и компенсационного тензодатчиков, расположенных рядом, в одних температурных условиях.
3.5.2. Оценка суммарной относительной погрешности при динамическом тензометрировании цилиндровой втулки
При динамическом тензометрировании цилиндровой втулки методологические погрешности измерительной цепи не поддаются точному аналитическому определению и оцениваются по средним статистическим показателям разброса измерительной цепи.