1 Полный текст ВКР (Заболотный В.В. 153) (1235148), страница 11
Текст из файла (страница 11)
При плановом сроке работы 24 часа и напряжении источника питания 12 В емкость аккумулятора составит 6,0 А∙ч, а при напряжении источника питания 22,6 В емкость аккумулятора составит 3,2 А∙ч.
Бескорпусная батарея 6S3P/LiNiCOMn2 производства Jiangsu Soul New Energy Technology, Китай со встроенным модулем управления и защиты BMS обеспечивает эффективную работу автономного измерительного устройства и быстрый заряд АКБ. Батарея представлена на рисунке 7.11.
| а | |
| б | |
Рисунок 7.11 – Бескорпусная батарея 6S3P/LiNiCOMn2
а) оснастка батареи; б) технические характеристики батареи
Литий-ионная аккумуляторная батарея была подобрана из расчета мощности, потребляемой измерительным комплексом. Массогабаритные характеристики батареи обеспечивают легкость транспортировки и монтажа, а расширенный температурный диапазон позволяет эксплуатировать батарею при отрицательных температурах наружного воздуха. С учетом снижения эффективной емкости батареи при работе в условиях отрицательных температур на 40 %, принимаем емкость АКБ 6,0 А∙ч.
На рисунке 7.12 представлен фрагмент программного обеспечения для устройства измерения продольных сил на основе аналогового датчика линейных перемещений SRLPS 9600.
Рисунок 7.11 – Программное обеспечение для устройства измерения продольных сил
Программное обеспечение для устройства измерения продольных сил составлено через собственную программную оболочку (IDE) Arduino 1.7.10, так как в ней имеются все необходимые функции, такие как: текстовый редактор, менеджер проектов, препроцессор, компилятор и инструменты для загрузки программы в микроконтроллер.
Язык программирования Arduino является стандартным C++ (используется компилятор AVR-GCC).
Таким образом, описанный выше измерительный комплекс позволяет измерить продольные силы, возникающие на автосцепках, оценить динамику локомотива с возможностью привязки всех измеренных значений к километровым отметкам пути. Благодаря ЖК-дисплею расположенному в каждой кабине локомотива машинист может быстро и в любой момент времени оценить динамические силы, действующие на локомотив (поезд).
8 ИСПЫТАНИЯ МАКЕТНОГО ОБРАЗЦА ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА
Целью проведения лабораторных испытаний макетного образца является проверка эффективности выбранного метода измерения продольных сил.
Суть лабораторных испытаний заключается в установке на фрагмент боковины хвостовика автосцепки датчика и приложении к испытуемому образцу циклической нагрузки растяжения/сжатия эквивалентной рабочим, эксплуатационным нагрузкам, которые испытывает корпус автосцепки СА-3 во время движения поезда. При увеличении или уменьшении нагрузки должно изменяться электрическое сопротивление датчика.
Из материала автосцепки СА-3 был выфрезерован металлический брусок, размером 40 на 16 на 200 мм (ширина, высота, длина), в котором засверлено два отверстия d=18 мм для закрепления образца в динамометрической машине. Фрагмент стенки автосцепки представлен на рисунке 8.1.
Рисунок 8.1 – Фрагмент стенки хвостовика автосцепки
Размеры приняты исходя из расчетов на устойчивость, то есть способность тела (фрагмента хвостовика автосцепки прямоугольного сечения) сохранять положение или форму равновесия при внешних нагрузках (растяжение, сжатие) [26].
Нагрузки, прикладываемые к хвостовику автосцепки, лежат в диапазоне от плюс 1МН до минус 1МН [15]. Площадь сечения хвостовика составляет
115 см2, а сечение принятого прямоугольного бруска 6,4 см2, следовательно при расчете прогнозируемых деформаций необходимо учесть коэффициент подобия, который был рассчитан ранее по формуле (5.2) и составляет 
=17,97.
Таким образом, к фрагменту стенки хвостовика автосцепки размерами 40 на 16 на 200 мм (ширина, высота, длина), необходимо приложить циклическую нагрузку 55,7 кН.
Для проведения испытаний на разрывной машине, фрагмент боковины хвостовика автосцепки необходимо обточить таким образом, что бы его можно было установить в специальные переходные адаптеры. На рисунке 8.2 представлен механически обработанный и готовый для испытаний фрагмент хвостовика корпуса автосцепки СА-3.
Рисунок 8.2 – Готовый к установке на разрывную машину
фрагмент стенки хвостовика автосцепки СА-3
Для проверки эффективности работы ключевого элемента измерительного устройства, а именно резистивного датчика линейных перемещений SRLPS 9600 Series, принято решение апробировать его работоспособность на макетном образце. На рисунке 8.3 представлен фрагмент хвостовика автосцепки с закрепленным на нем датчиком линейных перемещений SRLPS 9600 Series.
Рисунок 8.3 –Фрагмент стенки хвостовика автосцепки СА-3
с закрепленным на нем датчиком линейных перемещений SRLPS 9600 Series
Для передачи на чувствительный элемент линейных перемещений пропорциональных тем, что возникают в автосцепке СА-3 в процессе движения поезда, в программе SolidWorks была спроектирована специальная балка, представленная на рисунке 8.4.
Рисунок 8.4 – Балка
Балка спроектирована таким образом, что бы измерительная база составляла 100 мм, а датчик линейных перемещений находился в поджатом состоянии и мог измерять перемещения, как при растяжении, так и при сжатии макетного образца измерительного устройства. На рисунке 8.5 представлен фрагмент стенки хвостовика автосцепки СА-3 с закрепленными на нем балкой и датчиком линейных перемещений SRLPS 9600 Series.
Рисунок 8.5 – Фрагмент стенки хвостовика автосцепки СА-3 с закрепленными на нем балкой и датчиком линейных перемещений SRLPS 9600 Series
Для регистрации результатов лабораторных испытаний макетного образца измерительного устройства используется контроллер Arduino UNO R3, описанный в пункте 7 данного дипломного проекта. На рисунке 8.6 представлен макетный образец измерительного устройства готовый для испытаний на разрывной машине.
С одной стороны фрагмента стенки хвостовика автосцепки СА-3 закреплён датчик линейных перемещений, а на противоположной стороне закреплена балка (измерительная база составляет 100 мм). Балка 4 устанавливается таким образом, что бы сферический вылет датчика SRLPS 9600 Series 2 находился наполовину в сжатом состоянии (нулевое положение датчика). Это необходимо для контроля деформаций фрагмента хвостовика автосцепки, как при сжатии, так и при растяжении.
Рисунок 8.6 – Макетный образец измерительного устройства.
1 – фрагмент стенки хвостовика автосцепки; 2 – датчик линейных перемещений;
3 – LCD экран; 4 – штанга; 5 – контроллер Arduino UNO R3
Лабораторные испытания выполнены на динамометрической машине ЛКСМ-1К с возможностью приложения циклической нагрузки в диапазоне от минус 60 кН до плюс 60 кН. На рисунке 8.7 представлены испытания макетного образца измерительного устройства.
Регистрация измеряемых значений осуществляется двумя способами:
- путем записи параметров на ноутбук, подключенный к контроллеру Aduino UNO R3;
-данные снимаемые с датчика выводятся на ЖК-дисплей.
Рисунок 8.7 – Лабораторные испытания макетного образца измерительного устройства
Результаты лабораторных испытаний макетного образца представлены в таблице 8.1.
Таблица 8.1 – Результаты лабораторных испытаний
| Время, сек | Сила, кН | Напряжение, В |
| 0 | 0 | 3,1068 |
| 2 | 0 | 3,1068 |
| 4 | 0 | 3,1068 |
| 6 | 0 | 3,1068 |
| 8 | 0 | 3,1068 |
| 10 | 0 | 3,1068 |
| 12 | 5 | 3,1032 |
| 14 | 10 | 3,0997 |
| 16 | 15 | 3,0961 |
| 18 | 20 | 3,0925 |
Продолжение таблицы 8.1
| Время, сек | Сила, кН | Напряжение, В |
| 20 | 25 | 3,0890 |
| 22 | 30 | 3,0854 |
| 24 | 35 | 3,0818 |
| 26 | 40 | 3,0782 |
| 28 | 45 | 3,0747 |
| 30 | 50 | 3,0711 |
| 32 | 50 | 3,0711 |
| 34 | 50 | 3,0711 |
| 36 | 50 | 3,0711 |
| 38 | 50 | 3,0711 |
| 40 | 45 | 3,0747 |
| 42 | 40 | 3,0782 |
| 44 | 35 | 3,0818 |
| 46 | 30 | 3,0854 |
| 48 | 25 | 3,0890 |
| 50 | 20 | 3,0925 |
| 52 | 15 | 3,0961 |
| 54 | 10 | 3,0997 |
| 56 | 5 | 3,1032 |
| 58 | 0 | 3,1068 |
| 60 | 0 | 3,1068 |
| 62 | 0 | 3,1068 |
| 64 | 0 | 3,1068 |
| 66 | 0 | 3,1068 |
| 68 | 0 | 3,1068 |
| 70 | -5 | 3,1147 |
| 72 | -10 | 3,1226 |
| 74 | -15 | 3,1305 |
| 76 | -20 | 3,1384 |
| 78 | -25 | 3,1463 |
| 80 | -30 | 3,1542 |
Продолжение таблицы 8.1
| Время, сек | Сила, кН | Напряжение, В |
| 82 | -35 | 3,1621 |
| 84 | -40 | 3,1700 |
| 86 | -45 | 3,1779 |
| 88 | -50 | 3,1858 |
| 90 | -50 | 3,1858 |
| 92 | -50 | 3,1858 |
| 94 | -50 | 3,1858 |
| 96 | -50 | 3,1858 |
| 98 | -50 | 3,1858 |
| 100 | -45 | 3,1779 |
| 102 | -40 | 3,1700 |
| 104 | -35 | 3,1621 |
| 106 | -30 | 3,1542 |
| 108 | -25 | 3,1463 |
| 110 | -20 | 3,1384 |
| 112 | -15 | 3,1305 |
| 114 | -10 | 3,1226 |
| 116 | -5 | 3,1147 |
| 118 | 0 | 3,1068 |
| 120 | 0 | 3,1068 |
| 122 | 0 | 3,1068 |
| 124 | 0 | 3,1068 |
| 126 | 0 | 3,1068 |
| 128 | 0 | 3,1068 |
| 130 | 5 | 3,1032 |
| 132 | 10 | 3,0997 |
| 134 | 15 | 3,0961 |
| 136 | 20 | 3,0925 |
| 138 | 25 | 3,0890 |
| 140 | 30 | 3,0854 |
| 142 | 35 | 3,0818 |
Окончание таблицы 8.1
| Время, сек | Сила, кН | Напряжение, В |
| 144 | 40 | 3,0782 |
| 146 | 45 | 3,0747 |
| 148 | 50 | 3,0711 |
| 150 | 50 | 3,0711 |
| 152 | 50 | 3,0711 |
| 154 | 50 | 3,0711 |
| 156 | 50 | 3,0711 |
| 158 | 50 | 3,0711 |
| 160 | 45 | 3,0747 |
| 162 | 40 | 3,0782 |
| 164 | 35 | 3,0818 |
| 166 | 30 | 3,0854 |
| 168 | 25 | 3,0890 |
| 170 | 20 | 3,0925 |
| 172 | 15 | 3,0961 |
| 174 | 10 | 3,0997 |
| 176 | 5 | 3,1032 |
| 178 | 0 | 3,1068 |
| 180 | 0 | 3,1068 |
| 182 | 0 | 3,1068 |
| 184 | 0 | 3,1068 |
| 186 | 0 | 3,1068 |
Из таблицы 8.1 видно, что к макетному образцу приложена циклическая нагрузка в диапазоне нагрузок от минус 50 кН до плюс 50 кН. Опыт был выполнен три раза, по результатам измерений были получены идентичные значения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
