Диплом снаровкин (1231063)
Текст из файла
115
ДП 190301.65.22.151.ПЗ
Дата
Подпись
№ документа
Изм
СОДЕРЖАНИЕ
Введение…………..………………………………………….…………….............7
1 Использование тензометрии на железнодорожном транспорте………….......8
1.1 Взвешивание вагонов при движении……………………………………........8
1.2 Взвешивание вагонов в неподвижном состоянии для определения массы сыпучих материалов и зернопродуктов, перевозящихся в вагонах…….......….11
1.3 Измерение сил, действующих в контакте колеса с рельсом………..........…12
1.4 Испытание на продольное ударное воздействие между вагонами….......….13
2 Описание разработанного стенда для измерения деформации……….............14
2.1 Описание работы шагового двигателя……………………………….........….15
2.1.1 Способы управления шаговым двигателем…………………………….......……18
2.1.2 Зависимость момента от скорости, влияние нагрузки……………….........……30
2.1.3 Разгон шагового двигателя………………………………………………........….31
2.1.4 Резонанс шагового двигателя……………………………………………........….33
2.1.5 Способы питания шагового двигателя………………………………….....…….35
2.1.6 Выводы…………………………………………………………………........……..37
2.2 Описание тензометрических датчиков………………………………........….39
2.2.1 Датчики на основе тензорезисторов…………………………….........……..43
2.2.2 Измерения с помощью тензодатчиков…………………………........….…..45
2.2.3 Влияние сопротивления соединительных проводов……………........……50
2.2.4 Составляющие погрешности измерения…………………………....…..…..52
2.2.5 Материалы, используемые для изготовления и наклейки тензорезисторов…..53
2.2.5.1 Материалы для изготовления тензорешеток…………………………......…...53
2.2.5.2 Материалы подложек…………………………………………………….....…56
2.2.5.3 Клеи для установки тензорезисторов………………………………….....….57
2.2.5.4 Герметики………………………………………………………………......…..59
2.3 Усилитель сигнала тензодатчиков...............................................................................60
3 Измерение деформаций……………………………………………...…………62
3.1 Основные характеристики тензорезисторов……………………………....…….62
3.2 Измерение деформаций растяжения-сжатия…………………………….......….64
3.2.1 Измерение деформаций изгиба……………………………………………..….69
3.2.2 Модель измерения деформаций пластины…………………………….….71
3.3 Влияние температуры………………………………………………………....…..72
3.3.1 Ограничение саморазогрева датчика…………………………………….....….72
3.3.2 Температурная деформация системы «датчик-деталь»…………………...…73
3.3.3 Влияние соединительных проводов………………………………………..…..77
3.4 Тарировка тензометрической аппаратуры……………………………………....…83
3.5 Устройство цифрового ввода/вывода NI USB-6009......................................86
4 Экономическая часть…………………………...………….………………..….91
5 Безопасность жизнедеятельности………..…………...........…………………102
Заключение…...…………………………………………………………....……..113
Список использованных источников……………...………………………........114
ВВЕДЕНИЕ
Среди различных экспериментальных методов измерения деформаций, подавляющее большинство исследователей отдает предпочтение измерениям с применением тензодатчиков или тензорезисторов, поскольку они наилучшим образом удовлетворяют критерию стоимость-эффективность, обладая оптимальным сочетанием характеристик.
Тензорезисторы широко применяются в качестве чувствительных элементов датчиков, разработанных для измерения сил, перемещений, моментов, давления и др.
Рассматриваются физические основы тензометрического метода измерения деформаций, приводятся материалы, из которых изготавливаются тензорезисторы. Анализируются различные схемы включения тензорезисторов в измерительный мост. Даются практические рекомендации по увеличению чувствительности тензомоста к измеряемым деформациям и по снижению температурных погрешностей. Рассматриваются различные варианты измерения деформаций растяжения-сжатия, изгиба, которые используются при конструировании тензодатчиков. Затрагиваются вопросы измерения нелинейных деформаций. Описывается процедура расчета напряжений по показаниям устройства сбора информации National Instruments USB-6009.
Разработанная система может быть использована в лабораторном практикуме по теме: «Измерение деформации».
1 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕНЗОМЕТРИИ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ
Тензометрия на железнодорожном транспорте применяется в нескольких отраслях и предназначена для:
- взвешивания вагонов при движении, с применением тензометрического рельса;
- взвешивания вагонов в неподвижном состоянии для определения массы сыпучих материалов и зернопродуктов, перевозящихся в вагонах;
- проведения измерений сил, действующих в контакте колеса с рельсом, путем прикрепления тензометрических датчиков на колесную пару вагона;
- проведения испытаний на продольное ударное воздействие между вагонами, путем прикрепления тензометрических датчиков на автосцепку вагонов; [1]
1.1 Взвешивание вагонов при движении
Для взвешивания вагонов при движении, применяется "Рельс тензометрический взвешивающий РТВ-Д" (рисунок 1.1). Рельс в совокупности с весоизмерительным прибором образуют вагонные весы, предназначенные для поосного измерения массы вагонов всех типов в движении, без их расцепки. Взвешивание может производиться как для вагонов с широкой колеей, так и для вагонов с узкой колеей. Вагоны взвешиваются с сыпучими и твердыми материалами, а так же цистерны с жидкими материалами, вязкостью не менее 59 мм2/с. А так же составы в целом.
На данный момент используется новая конструкция тензометрического рельса. Теперь он составляет единое целое с рельсом. Преимуществом весов с использованием тензометрического рельса является то, что при монтировании рельса, не требуется специального фундамента. Они устанавливаются на стандартные шпалы, в следствии чего, экономят время установки и уменьшают затраты на монтаж.
Совокупность датчиков и рельса позволяет весам фиксировать значительные динамические нагрузки, отсюда следует наиболее высокая скорость измерения массы вагонов и отсутствие ограничения на транзитную скорость.
Также в тензометрическом рельсе присутствует встроенный термодатчик, который обеспечивает автоматическую компенсацию температурных колебаний окружающей среды в диапазоне от минус 40 до плюс 50 градусов по Цельсию.
Для передачи данных от грузоприемного устройства до приемной станции используются такие виды связи, как оптоволоконная и радиомодемы. В связи с этим, расстояние, на котором можно проводить измерения, практически не ограничено. [2]
Вагонные весы с использованием тензометрического рельса выполняются в двух исполнениях:
- с одним участком взвешивания, что позволяет производить измерение массы и транзитное движение состава на скорости до 40 км/ч;
- с двумя участками взвешивания, что позволяет производить замер массы при более высоких скоростях. Транзитная скорость - без ограничений;
Основные технические характеристики вагонных весов:
- максимальный предел взвешивания - 200 тонн;
- минимальный предел взвешивания - 18 тонн;
- дискретность - 50 кг;
- класс точности по ГОСТ 30141 - 1;
- скорость движения при взвешивании - 3–40 км/ч;
- направление движения при взвешивании - двухстороннее;
- тип вагонов - любой;
- число вагонов - неограниченно;
- удаленность передачи данных - 1000 метров. Возможно удлинение расстояния, за счет использования дополнительных устройств передачи данных;
- температурный диапазон - от минус 40 до плюс 50 градусов по Цельсию;
- срок службы - не менее 10 лет;
Возможности вагонных весов с использованием тензометрического рельса:
- определение массы вагонов в движении, со скоростью до 40 км/ч;
- определение всех типов вагонов, а также локомотивов;
- определение направления и скорости движения;
- определение нагрузки на каждую ось, колесо и тележку вагона;
- определение перегруза и недогруза вагона;
- определение распределения массы груза по бортам вагона;
- вывод на экран необходимой диагностической информации;
- документирование данных (масса, дата и время взвешивания, порядковые номера вагонов, номер поезда) и вывод их на печать;
- перенос данных в локальную сеть; [2]
Рисунок 1.1 – Рельс тензометрический
1.2 Взвешивание вагонов в неподвижном состоянии для определения массы сыпучих материалов и зернопродуктов, перевозящихся в вагонах
Для определения массы сыпучих материалов, находящихся в вагоне, существуют весы вагонные электронные ВВТ-Р с возможностью отгрузки (рисунок 1.2).
Конструкция весов состоит из двух основных грузоприемных платформ. Также есть промежуточные и подъездные платформы, которые предназначены для бесперебойной работы метрологической и эксплуатационной характеристик.
Для удобства выгрузки сыпучих материалов и зернопродуктов задействуется промежуточная платформа, оснащенная боковыми воронками.
Весы сконструированы таким образом, что вагон не нуждается в многократном загоне его на измерительную площадку, что позволяет производить оперативные измерения, а так же погрузку и выгрузку сыпучих материалов и зернопродуктов. Таким образом сокращается количество маневровых работ и время на их выполнение.
Данные весы пригодны для взвешивания как крытых вагонов, так и полувагонов. [2]
Данные весы по высоте не превышают 66 см, что позволяет им без труда встраиваться в железнодорожное полотно.
В весах используется электронный принцип взвешивания, что позволяет переносить информацию в специальную программу, а далее вести отчетность по грузу, поставщикам, перевозчикам, объединять несколько весов в единый комплекс и управлять им.
Рисунок 1.2 – Весы вагонные электронные ВВТ-Р
1.3 Измерение сил, действующих в контакте колеса с рельсом
Для измерения сил, действующих в контакте колеса с рельсом, используется цифровой измерительный комплекс для бесконтактного съема данных с тензометрической колесной пары (рисунок 1.3).
Цифровой измерительный комплекс для бесконтактного съема данных с тензометрической колесной пары предназначен для проведения измерения сил действующих в контакте колеса с рельсом, а также передачи и обработки данных посредством персонального компьютера, находящегося в вагоне-лаборатории.
Основной целью данного комплекса является оценка технического состояния колесных пар и их влияние на железнодорожный путь, что вследствие сократит количество сходов вагонов.
Благоприятное условие данного комплекса заключается в том, что из любой колесной пары можно сделать тензометрическую, без изменения конструктивных особенностей, таких как сверление в ступице и прокладке коммутационных проводов. [2]
Комплекс состоит из тензометрического усилителя, контроллера, устройства бесконтактной передачи данных и устройства питания.
Конструкция состоит из четырех мостовых схем в которые входит четыре тензорезистора, расположенных по концам четырех диаметров, на диске колесной пары для измерения вертикальных сил. Расположены они под углом 45 градусов друг от друга. И такая же схема для измерения боковых сил.
Через полосовой фильтр и масштабирующий усилитель сигнал с измерительной схемы поступает на соответствующий своей схеме усилитель, а затем на вход канала аналогово-цифрового преобразователя. Тензометрический усилитель предназначен для усиления сигналов схем измерения вертикальных и боковых сил.
Аналогово-цифровой преобразователь проводит преобразование аналогового сигнала сил в цифровой код с частотой дискретизации 1 кГц на канал и разрядностью аналогово-цифрового преобразователя 2 бит.
Основная обработка данных производится контроллером. Он по заданному алгоритму определяет значения сигналов вертикальной и боковой сил.
Более полная обработка данных, таких как, умножение на масштабные коэффициенты и определение направления боковых сил осуществляется с помощью компьютера и специальных программ.
Бортовой компьютер осуществляет подробную обработку полученной информации, выявляет коэффициент устойчивости от всползания колеса на рельс, рассчитывает статические нагрузки, строит графики вертикальных и боковых сил, действующих от колеса на рельс, через 37 см по протяженности пути. [2]
Характеристики
Тип файла документ
Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.
Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.
Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
