Измерение и контроль параметров в механизации

Принцип измерения механических величин при помощи электрических средств основан на известных в механике зависимостях деформаций и напряжений в материале от приложенных сил и давлений. Эти зависимости позволяют установить вид преобразования механической величины и выбрать тип преобразователя и измерительную цепь (прибор). Практика измерений механических параметров в агропромышленном производстве показывает, что в основном требуется измерять параметры, непрерывно изменяющиеся во времени. Кроме того, измерения проводят в различных природных, погодных условиях и в различных климатических зонах. Значительное число измерений механических параметров необходимо выполнять в полевых условиях или в агрессивных средах.

Механический параметр, непрерывно изменяющийся во времени, можно представить гармоническим рядом. Это дает возможность рассматривать входную величину измерительного прибора как ряд составляющих с различными амплитудами и частотами. Наибольшие амплитуды механических параметров в сельском хозяйстве достигают 10⁸ Н, а диапазон частот от нуля до 100 Гц.

Деформации, напряжения, усилия и давления в сельскохозяйственных машинах и механизмах наиболее часто измеряют при помощи приборов с тензорезисторами или пьезопреобразователями.

Проволочные и фольговые тензорезисторы применяют при преобразовании относительных деформаций до = 1,5 %, а полупроводниковые – до 0,1 %. Для преобразования механического напряжения материала по оси действия этого напряжения наклеивают один тензорезистор. Функция преобразования тензорезистора в этом случае имеет вид

, (21.3)

где – деформация материала, – модуль упругости материала, – чувствительность тензорезистора.

В большинстве измерительных приборов, предназначенных для работы с тензорезисторами применяют измерительные усилители, поскольку уровень выходного сигнала мостовой схемы, как правило, недостаточен для непосредственного измерения.

Рис. 21.3

Для преобразования механических напряжений, давлений и тяговых усилий в сельскохозяйственных машинах и агрегатах в изменение сопротивления с помощью тензорезисторов применяют упругие элементы. В кольцевом элементе, приведенном на рис. 21.3, воспринимает механическое напряжение упругое кольцо, на внутреннюю поверхность которого наклеивают четыре тензорезистора. Комплект таких элементов позволяет преобразовать усилия от 10³ до 10⁶ Н.

Рис. 21.4

Приборы с пьезоэлектрическими преобразователями применяют для измерения быстроизменяющихся давлений. В качестве примера на рис. 21.4 показан преобразователь давления в блоке цилиндра двигателя внутреннего сгорания.

Угловые скорости (частота вращения)вращающихся узлов сельскохозяйственных машин и механизмов измеряют тахометрами. Известны два принципа построения тахометров: на измерении частоты вращения и на сравнении частоты вращения с частотой сигналов, вырабатываемых встроенным генератором. В агропромышленном производстве применяют также тахогенераторы (чаще переменного тока).

Современные средства измерения угловых скоростей (частоты вращения) основаны на сравнении стабильных интервалов времени (или частоты) и частоты сигнала, получаемого с измерительного преобразователя. При этом используют различные преобразователи частоты вращения в частоту электрического сигнала – контактные, оптоэлектрические, электромагнитные, электростатические и др.

Рис. 21.5

Крутящие моменты преобразуют при помощи тензорезисторов, электромагнитных, оптоэлектрических, электростатических и других преобразователей. Существующие средства измерений крутящих моментов можно разделить на две основные группы: приборы с преобразованием напряжения кручения в исследуемом материале и приборы, основанные на преобразовании угла скручивания материала. Наибольшее распространение для измерения крутящих моментов в узлах и агрегатах сельскохозяйственных машин получили тензорезисторы.

Конструкция преобразователя крутящих моментов приведена на рис. 21.5.

Перемещения измеряют с помощью индуктивных преобразователей. Распространенная конструкция преобразователя перемещений показана на рис. 21.6.

Рис. 21.6

Расход жидкостей и газовв закрытых и открытых трубопроводах измеряют с помощью расходомеров. Известны несколько принципов построения расходомеров – на преобразовании расхода в перепад давлений в закрытом трубопроводе, а также в перемещение или в скорость вращательного или поступательного движения.

Уровни жидкостей измеряют приборами, получившими название уровнемеров. В уровнемерах применяют электростатические, электромагнитные (индуктивные) и реостатные преобразователи.

Для непрерывного телеизмерения уровней сыпучих материалов большое распространение получили приборы с электростатическимипреобразованиями. В них используют зависимость емкости конденсатора от свойств диэлектрика – сыпучего материала, помещаемого между электродами преобразователя.

Эффективность использования мобильных машин зависит от их надежности и технического состояния. Состояние машины в процессе эксплуатации определяют различными методами и средствами измерений (диагностики).

Передвижная ремонтно-диагностическая мастерская (аварийно-ремонтная мастерская) «ЗИЛ-ГОСНИТИ» КИ-28035.03 на базе автомобиля ЗИЛ-5301 предназначена для диагностирования, выполнения регулировочных работ и текущего ремонта автотранспорта, тракторов, самоходных комбайнов, сельскохозяйственных машин, мотоблоков, прицепного оборудования, дизельных и карбюраторных двигателей внутреннего сгорания. Число выполняемых видов работ – 21.

Диагностический комплект КИ-28032 ГОСНИТИ применяют для экспресс-контроля, поиска и устранения неисправностей отечественных тракторов, зерно- и кормоуборочных комбайнов и др. машин. Комплект позволяет измерять 21 параметр.

Промышленность выпускает ряд средств диагностики мобильной техники – автоматизированный переносной мотор-тестер ДГК-КИ-5120 для комплексной диагностики карбюраторных и дизельных двигателей при техническом обслуживании и ремонте, прибор ИМД-2М – для измерения мощности и частоты вращения коленчатого вала двигателя, электронный прибор ЭМДП-3 для измерения уровня вибраций, частоты вращения коленчатого вала, температуры воды и масла двигателя и др.