2 Методы контроля основных параметров двигателя

2.1 Измерение частоты вращения вала двигателя

При испытании двигателей частоту вращения коленчатого ва­ла измеряют тахометрами:

- центробежными приставными;

- электрическими;

- стробоскопическими;

- электронными.

Действие центробежных тахометров основано на использова­нии центробежной силы грузов, кинематически связанных с указа­телем частоты вращения. До недавнего времени они относились к наиболее распространенным. Они отличаются прочностью, просты в эксплуатации, но не обладают нужной точностью и недостаточно стабильны в работе.

На рисунке 2.1, показана схема электрического тахометра трехфазного переменного тока модели ТЭ-204, измеряющего часто­ту вращения в диапазоне 600.. .3000 мин."¹

При вращении магнита 1 тахометра индуктируемый трехфаз­ный ток поступает в обмотки статора 3 электродвигателя тахоука-зателя, создает магнитное поле, которое приводит в движение ро­тор 4. На одном валу с ротором электродвигателя установлен вто­рой ротор — постоянный магнит — звездочка 5. Этот магнит, дейст­вуя на чувствительный элемент 6, закручивает возвратную пружину 7 и отклоняет стрелку указателя 9.

Рисунок 2.1 - Схема электрического тахометра

Стробоскопические тахометры основаны на том, что зритель­ное ощущение не исчезает мгновенно и длительность зрительного последействия составляет 1/15... 1/20 с. Стробоскопический эффект используют для изменений, когда требуется определять большие скорости вращения валов и, когда на используемом объекте не пре­дусмотрена возможность подключения обычного тахометра. С этой целью объект освещают мощным источником пульсирующего по­тока света, допускающего регулирование частоты импульсов в ши­роких пределах. При равенстве частоты импульсов и частоты вра­щения вала или их кратности получается неподвижное стробоско­пическое изображение вала.

Электронные тахометры основаны на безинерционном дейст­вии электронных измерительных устройств, работающих с бескон­тактными импульсными индуктивными или фотоэлектрическими датчиками, посылающими в измерительное устройство кратковре­менные электрические импульсы через каждый оборот или долю оборота вала. Регистрирующим устройством служат электронные частотометры.

2.2 Измерение температур и давлений

Для измерения температур применяют приборы различных принципов действия: жидкостные термометры, манометрические термометры, термометры сопротивления, термоэлектрические тер­мометры или пирометры излучения.

Жидкостные термометры расширения основаны на изменении объема жидкости в зависимости от температуры. Их применяют для измерения температуры окружающей среды, теплового состоя­ния потоков воздуха и жидкостей в трубопроводах и для контроля других приборов измерения температур. Технические термометры в основном ртутные с предельной температурой до 500 °С.

Для контроля других приборов в практике часто используют электроконтактные замыкающие и размыкающие термометры с магнитной регулировкой контакта.

Принципиальная схема манометрического термометра изо­бражена на рисунке 2.2. Они состоят из трех основных частей: приемного элемента 1 - латунного резервуара, соединительной бронированной медной трубки 2 с капиллярным каналом диамет­ром 0,2...0,4 мм. и указателя 3 в виде трубчатой пружины, пред­ставляющей собой манометр низкого давления.

Рисунок 2.2 - Схема манометрического термометра

Объем полости элемента на 2/3 заполнен жидкостью, кипящей при низкой температуре (например, хлорметилом, хлорэтилом, эти­ловым эфиром).

Действие манометрического термометра основано на исполь­зовании давления пара жидкости, кипящей при низкой температуре в полости приемного элемента. При нагревании приемного элемен­та давление внутри его повышается, передается через жидкость в капиллярную трубку 2 и деформирует трубчатую пружину с указа­телем 3.

Манометрические термометры применяют в качестве кон­трольных для измерения температуры охлаждающей жидкости и картерного масла двигателя.

Термометры сопротивления основаны на свойстве материалов изменять свое электросопротивление при изменении температуры.

Термоэлектрические термометры или термопары применяют для измерения температуры отработавших газов, тепловой напря­женности деталей, двигателя и других горячих объектов. Предел измерения температуры определяется жаростойкостью материала термоэлектродов (устойчивость к окислению, температура плавле­ния).

Принцип действия их основан на свойстве развивать термоэдс двумя разнородными электрическими проводниками (термоэлек­тродами), концы которых электрически соединены и имеют разную температуру (например, ХА - хромель-алюмель, ХК - хромель-копель и т.д.).

Термоэлектрический термометр состоит из следующих эле­ментов (рисунок 2.2): горячего спая 1, холодных спаев 2 и 3, ком­пенсационных проводов 4 и 5, гальванометров.

Рисунок 2.2 - Схема термоэлектрического пирометра

Измерения температур газов и жидкостей имеют следующие особенности:

1. Необходимо обеспечивать достаточное погружение датчиков в измеряемую среду, чтобы исключить погрешность измерения, возникающую за счет теплоотвода.

2. Большие скорости потоков вносят погрешности за счет тор­можения сред, при котором кинетическая энергия превращается в тепловую. Для обеспечения измерения температуры, близкой температуре торможения, применяют специальные конструкции дат­чиков.

Для измерения давлений и разряжения широко используют во­дяные и ртутные пьезометры, пружинные манометры, ртутные ба­рометры и пружинные барометры-анероиды.

Ртутные и водяные пьезометры представляют собой U-образные стеклянные трубки, одним концом сообщающиеся с ат­мосферой, другим - через резиновые или металлические трубки с местом замера. Если давление не превышает 25-35 мм. рт. ст. пье­зометр заполняют водой, если превышает - ртутью. Для замера пе­репада давлений оба конца трубок соединяют с соответствующими местами замера. В этом случае пьезометр называют дифференци­альным.

Пьезометры широко применяются вследствие универсально­сти и высокой точности. Для повышения чувствительности при из­менении очень малых давлений, малого разряжения или перепадов давлений применяют пьезометры с наклонной трубкой, называемые микроманометрами. Пружинные манометры основаны на использо­вании деформации различного рода упругих элементов. Они отли­чаются портативностью и большими диапазонами измеряемых ве­личин. Пружинные манометры до 0,5-0,8 МПа служат для контроля за правильной работой систем смазки и топливоподачи двигателей, до 10-30 МПа и выше - для проверки и настройки датчиков высо­кого давления, форсунок и насосов дизелей и т.д.