лекции (1233912), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Встроенные средства, как правило, всегда являются специализированными и труднее поддаются унификации вследствие большого конструктивного разнообразия сборочных единиц машин.

Средства технического диагностирования могут быть:

- переносными

- передвижными

- стационарными.

Средства технического диагностирования машин можно разделить также по принципу действия на две большие группы: средства механические (основанные на механических, гидравлических и пневматических преобразователях и приборах) и средства электрические (основанные на электрических преобразователях и приборах).

В средства диагностирования входят также различные устройства, обеспечивающие необходимое нагружение объекта при диагностировании (специальные тормозные машины, стенды и др.). Современные средства диагностирования как механические, так и электрические должны быть укомплектованы также устройствами метрологического обеспечения.

Первые системы диагностирования как строительных, так и сельскохозяйственных машин и автомобилей базировались главным образом на механических аппаратурных средствах. Хотя и сейчас применяют довольно широко механические средства диагностирования (многие из них описаны в данной книге), наблюдается тенденция к более широкому использованию электрических средств. Электрические средства позволяют достигать большей точности, обладают более широким, чем механические, частотным диапазоном, позволяют представлять результаты измерения в форме документа, а так же автоматизировать процесс постановки диагноза. Электрические средства диагностирования в общем случае содержат последовательно включенные датчики, промежуточные преобразователи и приборы.

1.1 Датчики.

Большинство параметров, подлежащих из­мерению при диагностировании, являются неэлектриче­скими величинами, и только часть их, связанная с элек­трическим приводом и электрооборудованием строитель­ных машин, может быть непосредственно представлена электрическими сигналами.

К числу измеряемых при диагностировании неэлек­трических величин относят:

- линейные и угловые пере­мещения,

- скорости и ускорения,

- силы и крутящие моменты,

- давления,

- расходы жидкостей и газов,

- темпе­ратуры,

- временные интервалы.

Измеряемые при диагностировании строительных машин электрические величины включают в себя пара­метры электрических цепей (активные и реактивные со­противления, емкости и индуктивности), а также напря­жения, токи, их функциональные взаимозависимости и изменения в функции времени.

При измерении неэлектрических величин одной из наиболее важных задач является преобразование всех измеряемых параметров в унифицированные электриче­ские сигналы, обеспечивающие наибольшее удобство при последующих измерениях, обработке и представле­нии информации. Эту функцию осуществляют датчики. Датчики механических величин, как правило, содержат в себе ряд преобразователей — это упругие чувствительные элементы, рычаги, редукторы, турбинки, шатунно-кривошипные механизмы и другие устройства, сигна­лы которых воздействуют на электрические первичные преобразователи, также входящие в состав датчиков. Электрические преобразователи механических величин и температуры делят на две группы: генераторные, для которых выходной величиной является ЭДС или ток, и параметрические с выходной величиной в виде изменения сопротивления, емкости или индуктивности. Обе группы электрических первичных преобразователей име­ют много разновидностей, основанных на определен­ных физических принципах действия.

1.2 Промежуточные преобразователи.

К числу промежу­точных преобразователей в первую очередь относят электрические схемы, в которые включают датчики. Все датчики с параметрическими первичными преобразователями включают в специальные измерительные схемы (потенциометрические, мостовые, автогенераторные), которые осуществляют преобразование изменений пара­метров первичного преобразователя в изменения пара­метров сигнала на выходе схемы. Первичные генератор­ные преобразователи некоторых типов (например, тахогенераторы) и преобразователи электрических вели­чин (шунты, трансформаторы тока и напряжения) сое­диняют непосредственно без промежуточного преобразо­вания с приборами.

Подавляющее большинство первичных преобразова­телей отличаются низким уровнем выходных сигналов. С целью повышения уровня сигнала до величины, доста­точной для нормального функционирования прибора применяют масштабные промежуточные преобразова­тели-усилители.

Промежуточные преобразователи также применяют в средствах технического диагностирования строитель­ных машин — для формирования сигналов по амплитуде и форме, а также селекции по частоте и фазе. Для этого используют аналоговые и частотные пороговые устройства, дифференцирующие и интегрирующие цепи, частотные фильтры и фазовые селекторы.

1.3 Приборы.

К приборам относят все средства измере­ний, предназначенные для получения информации об измеряемой величине, в форме, удобной для восприятия наблюдателем. Приборы по способам снятия отсчета де­лят на приборы с визуальным отсчетом и регистрирующие. Первые по типу индикации можно разделить на приборы с отсчетом по шкале (шкальные), с цифровым отсчетом (цифровые) и со знаковым представлением информации (дисплеи). Регистрирующие приборы в свою очередь делят на приборы с открытой формой записи информации (самописцы), осциллографы, цифропечатающие устройства и приборы со скрытой формой запи­си информации (магнитографы, перфораторы).

2. ПЕРВИЧНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ.

К числу наиболее распространенных типов электрических первичных преобразователей, получивших применение в средствах диагностирования строительных ма­шин, относят:

- преобразователи сопротивления,

- емкост­ные, электромагнитные,

- пьезоэлектрические преобразователи

- термоэлектрические преобразователи

- преобразователи электрических величин

(шунты, делители напряжения и из­мерительные трансформаторы).

Рассмотрим особенности (преиму­щества и недостатки) наиболее распространенных типов первичных электрических преобразователей в приложе­нии к задачам диагностирования строительных машин, а также рекомендации по их применению в датчиках. Необходимо заметить, что промышленность выпускает серийно только ограниченный ассортимент датчиков, которые могут быть использованы для диагностирова­ния строительных машин. Большинство датчиков спе­циально проектируют и изготовляют с учетом специфики конструкций строительных машин, часто используя се­рийные первичные электрические преобразователи.

2.1 Преобразователи сопротивления

Преобразователи сопротивления изменяют активное сопротивление измерительной цепи под действием вход­ной измеряемой механической величины. К числу пре­образователей сопротивления, применяемых при диагно­стировании строительных машин, относятся контактные и потенциометрические преобразователи, и тензорезисторы.

Рисунок 1 – Схемы потенциометров: 1-резистивный элемент; 2-щетка.

Рисунок 2 – Многооборотный потенциометр.

Рисунок 3 – Тензорезистор.

Преимущества. Главное преимущество контактных и потенциометрических преобразователей — возможность получения сравнительно с другими типами преобразова­телей большой мощности на выходе, что позволяет ис­пользовать их с низкочувствительными приборами без промежуточного усиления, а контактные преобразовате­ли и без промежуточного преобразования сигнала. Дис­кретность функции преобразования контактных преоб­разователей в ряде случаев является важным преимуще­ством (например, при использовании в допусковых при­борах и сигнальных устройствах для получения инфор­мации о выходе объекта диагностирования на опреде­ленный режим).

У потенциометрических преобразователей легко по­лучить уравнения преобразования различного вида. При помощи потенциометрических преобразователей очень просто реализуют схемы аналогового умножения и сложения сигналов.

Преимущества тензорезисторов как первичных пре­образователей состоят в возможности измерения с высо­кой точностью относительных деформаций в широком диапазоне и в очень широком диапазоне частот. Тензорезисторы отличаются высокой стабильностью во вре­мени и позволяют вести измерения в широком диапазо­не температур. Универсальность тензорезисторов, в ча­стности возможность установка их на упругие чувстви­тельные элементы для измерения самых различных ме­ханических величин, предопределяет высокую степень унификации промежуточных преобразователей и прибо­ров, что немаловажно при создании средств диагностирования, которые предназначены для измерения различ­ных механических величии при помощи одного измери­тельного прибора.

Недостатки. Контактным и потенциометрическим преобразователям свойственны все недостатки устройств, содержащих замыкающиеся и скользящие контакты. Контактные преобразователи отличаются обычно наличием заметного гистерезиса.

К числу недостатков потенциометрических преобра­зователей относится сравнительно узкий диапазон изме­рений за счет большого значения нижнего предела из­мерений. Нижний предел измерения у этих преобразо­вателей определяется конечностью размеров подвижно­го контакта, а также дискретностью многовитковых по­тенциометров. Необходимость применения для повыше­ния чувствительности специальных рычажных передач, вносящих инерционность, а также «дребезг» контактов ограничивает частотный диапазон контактных и потенциометрических преобразователей десятками герц.

Проволочным и фольговым тензорезисторам свойст­венна довольно низкая чувствительность, обычно вы­ходные сигналы измерительных схем тензорезисторов не превышают нескольких милливольт. Однако этот недостаток не является существенной помехой для их широкого при­менения, поскольку разработаны достаточно стабильные усилители и другие виды преобразователей малых сиг­налов.

Применение. Контактные преобразователи применя­ют в основном в тех средствах, где требуется однопредельная индикация изменения какого-либо параметра, властности выхода объекта диагностирования на опре­деленный режим. Контактные преобразователи приме­няют также для автоматизации включения различных счетчиков продолжительности перемещения рабочих ор­ганов машин циклического действия. На основе кон­тактных преобразователей выполняют средства измерения частот вращения (при сравнительно низких часто­тах). При совмещении контактных преобразователей с различными чувствительными элементами можно из­мерять не только перемещение, но и другие величины; давление, силу, ускорение и температуру. В ряде слу­чаев контактные преобразователи кладут в основу встроенных средств диагностирования, например, инди­каторов предельных износов.

Потенциометрические преобразователи широко ис­пользуют для измерения перемещений, например регу­лировочных peeк топливных систем дизелей, штоков гидроцилиндров, рычагов и педалей управления маши­нами и т. д. Потенциометрические преобразователи ис­пользуют вместе с упругими чувствительными элемен­тами для измерения давления в гидро- и пневмосистемах и измерения сил.

Тензорезисторы при диагностировании строитель­ных машин используют в качестве первичных электри­ческих преобразователей, устанавливаемых на упругих чувствительных элементах, для измерения различных механических, величин, сил и давлений в широком диа­пазоне, перемещений относительно небольшой величи­ны (до 50 мм), ускорений и виброперемещений при срав­нительно низких (до нескольких сот герц) частотах из­менения этих параметров. Перспективно применение тензорезисторов в качестве прижимных преобразовате­лей давления, которые во время диагностирования при­жимают к трубопроводам и рукавам гидросистемы для получения качественной картины пульсаций давления или для определения временных характеристик различ­ных переходных процессов. В связи с низкой стоимостью и высокой надежностью тензорезисторы применяют для наклейки непосредственно на сборочные единицы машин при создании встроенных средств диагностирования. Тензорезисторы могут быть также применены на упру­гих чувствительных элементах, постоянно установлен­ных на сборочных единицах машин.

Полупроводниковые тензорезисторы целесообразна использовать в тех случаях, когда измерения нужно про­водить без применения усилителей; при измерении малых деформаций на небольших базах, а также для уста­новки на чувствительные элементы миниатюрных преоб­разователей механических величин.

2.2 Емкостные преобразователи

Емкостные преобразователи представляют собой конденсаторы, у которых под действием измеряемой механической величины меняется один из параметров (площадь пластин, расстояние между ними или диэлектри­ческая проницаемость), определяющих их емкость. В со­ответствии с меняющимися параметрами емкостные пре­образователи могут быть с изменением действующей площади пластин, с меняющейся толщиной диэлектри­ка и имеющие диэлектрики с меняющейся диэлектрической проницаемостью.

Характеристики

Список файлов ВКР