1.4.5. Испытательные сооружения и оборудование

Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 
Машиностроение
Используемые при испытаниях оборудо­вание и сооружения выполняют две основные функции: воспроизведение внешних воздей­ствий и положений машин, внешних условий эксплуатации и определение показателей ра­бочих процессов и состояний, эксплуатацион­ных и потребительских свойств колесных и гусеничных машин.
Испытательное оборудо­вание и сооружения необходимы для получе­ния стабильных, воспроизводимых, сопоста­вимых условий испытаний и их результатов для достоверной оценки эксплуатационных свойств, технического уровня и качества ма­шин, углубленного анализа их рабочих про­цессов и обоснованного совершенствования конструкции.
Оборудование и сооружения предназна­чены для динамических и статических, лабораторно-стендовых и ходовых испытаний. Для выполнения первой из названных выше функ­ций наиболее эффективными, дорогостоящи­ми и долговременными являются капитальные сооружения, воспроизводящие движение ма­шин в различных дорожно-климатических условиях. К таким сооружениям относятся треки с фиксированными по размерам и вза­имному расположению неровностями, ограни­ченные грунтовые участки с искусственно под­держиваемым в определенном состоянии по­верхностным слоем (грунтовым фоном), комп­лексы треков и специальных испытательных дорог. В наиболее развитой и законченной форме комплекс испытательных сооружений представлен в Центральных тракторном и ав­томобильном полигонах и их филиалах и опорных пунктах. Общая протяженность спе­циальных испытательных дорог составляет от 25 до 108 км. Конструкции их отражают спе­цифичность нормируемых воздействий и ти­пизацию их в эксплуатационных условиях, использованную в качестве основы для проек­тирования.
Испытательные дороги и сооружения группируют по различным признакам:
1) по оцениваемым эксплуатационным свойствам;
2) по соответствию определенным типам дорог общего пользования;
3) по степени форсиро­вания воздействия на машину в целом или на ее отдельные узлы и агрегаты.
К первой группе относятся дороги с ров­ным покрытием, микропрофиль которых предполагает исключение недетерминирован­ных воздействий. Характерным представителем этой группы являются ровные динамометри­ческие дороги, предназначенные для оценки тягово-скоростных и тормозных свойств, топ­ливной экономичности, маневренности, ус­тойчивости и некоторых других.
Ко второй группе относятся дороги с пе­ременным микропрофилем, жестким покры­тием, воспроизводящим разнообразные (детерминированные и случайные) дорожные воздействия, характерные для различных усло­вий рядовой эксплуатации. Эту группу на­глядно представляют булыжная дорога (недетерминированное воздействие), а также волнистая с фиксированными высотой и ша­гом.
Третья группа включает дороги и соору­жения, воспроизводящие наряду с силовыми одновременно (или раздельно) воздействия других повреждающих факторов внешней сре­ды (грязи, влаги, температуры, химического воздействия и др.). В этой группе вьщеляют сооружения двух типов: натурального воспро­изведения (нерегулируемого уровня, часто зависящего от погодных и сезонных условий) и искусственного воспроизведения эксплуата­ционных воздействий (регулируемого, с задан­ным уровнем).
При испытании тракторов, колесных и гусеничных транспортно-тяговых машин важ­ное значение имеют типизированные и посто­янно используемые участки местности, на которых при необходимости специальной об­работки (рыхление, полив, укатка и др.) под­держивается определенное состояние грунта, а также сооружения заполненные различными грунтами (испытательные каналы) для оценки сцепления, проходимости, тяги и некоторых других свойств, предусмотренных назначением машины или исследовательскими целями. В этой группе испытательных сооружений вызы­вает трудности объективная оценка состояния опорной поверхности. Так, один из способов определения состояния грунтовой дороги со­стоит в предварительном (до испытаний дан­ной машины) режимометрировании движения эталонной колесной или гусеничной машины и составлении интегральной оценки, включа­ющей среднюю скорость, распределения коли­чества и длительности используемых передач, частоты вращения коленчатого вала двигателя, расхода топлива и других показателей.
Основное достоинство дорожных соору­жений для испытаний состоит в том, что фор­мирование воздействия их на машину иден­тично тому, как это происходит в эксплуата­ции при выполнении предусмотренных транс­портных или транспортно-тяговых задач и условий. Но при всей возможной направлен­ности воздействий отдельных сооружений на выявление различных свойств машины, их группировании, исключении или ограничений побочных влияний, формируемые воздействия всегда включают множество составляющих, в том числе и случайных, взаимосвязанных, коррелированных и некоррелированных. Кро­ме того, на дорожных сооружениях диапазон регулирования и фиксации внешних воздей­ствий ограничен.
Связанные с этим трудности исследова­ний и оценки рабочих процессов в конструк­ции преодолеваются при использовании в испытаниях лабораторно-стендового оборудо­вания. Использование стендов наряду с рас­ширением диапазона внешних воздействий, точности их регулирования, фиксации и изме­рения обеспечивает более точную оценку по­казателей рабочих процессов. К лабораторно- стендовому испытательному оборудованию относятся пылевые, коррозионные, климати­ческие, морозильные камеры, аэродинамичес­кие трубы. Используемое стендовое оборудо­вание исключительно многообразно. По на­значению различаются стенды, предназначен­ные для испытаний: отдельных деталей (карданных валов, крестовин, поворотных цапф, траков гусеничных цепей на долговеч­ность); узлов (подшипников, шестеренчатых пар на износ); агрегатов (двигателей, сцепле­ний, коробок передач, тормозных механизмов и др.); полнокомплектных машин, например, барабанные для автомобилей или с опорной гусеничной лентой для тракторов и гусенич­ных тягачей. Различаются стенды: по виду прикладываемого воздействия на статические (опрокидывания) и динамические (фрон­тального столкновения автомобиля для оценки пассивной безопасности); по типу движущего или тормозящего привода (электрические, гидравлические, прямого или реактивного действия - балансирные); по числу одновре­менно фиксируемых воздействий (изгиб и кручение) и др. Большинство стендов для ис­пытаний колесных и гусеничных машин явля­ются уникальными конструкциями целевого назначения и только малая их часть имеет типовую конструкцию и выпускается малыми сериями (стенды для испытания шин, ролико­вые сгевды для диагностических испытаний автомобилей).
Наиболее стандартизованы гидравличес­кие нагружатели (гидропульсаторы), управляе­мые быстродействующими- сервоклапанными устройствами с обратной связью. Гидропульса­торы создают нагрузку с высокой точностью, обеспечивают программное силовое внешнее воздействие на испытуемую конструкцию. Программа может включать как фиксирован­ные по частоте и амплитуде гармонические нагрузки, так и воспроизведение случайных процессов нагружения, зарегистрированных в эксплуатации или ходовых испытаниях.
Возможность различной пространствен­ной установки гидропульсаторов, одновремен­ное присоединение к испытуемой конструк­ции нескольких гидропульсаторов, объедине­ние управления их совместной работой в об­щей программе позволяют формировать слож­ное нагружение конструкции переменными силами и моментами.
Стенды, создаваемые на основе исполь­зования гидропульсаторов, отличаются боль­шой гибкостью и универсальностью примене­ния, простотой сборки и унификацией.
Оборудование для лабораторно- стендовых и ходовых испытаний включает аппаратуру общего и специального назначе­ния. Приборы и аппаратура общего назначе­ния используются в испытаниях как автоном­но, так и встроено в устройствах для оценки эксплуатационных и потребительских свойств машин при лабораторных испытаниях на стен­дах и ходовых испытаниях на испытательных дорогах, сооружениях и местности.
Аппаратуру общего назначения группи­руют прежде всего по способу преобразования измеряемых в рабочих процессах механичес­ких, тепловых, акустических величин в элект­рические. Применяются тензорезисторные преобразователи для оценки напряжений в материале, сил, моментов, деформаций; пьезо­электрические - для определения давления; индукционные и емкостные - для получения относительных перемещений; омические (реохордные) - для оценки линейных и угло­вых относительных перемещений. Для изме­рений деформаций, сил, моментов и напряже­ний на вращающихся деталях используются токосъемные устройства различных типов: контактные (с сухими и жидкостными контак­тами) и безконтакгные (емкостные, трансфор­маторные, радиотелеметрические). Для регист­рации величин используют самописцы, осцил­лографы, магнитографы, перфораторы, циф- ропечатающие устройства, счетчики импуль­сов, скоростные кинокамеры и для предвари­тельной обработки приборы такие, как клас­сификаторы, анализаторы, накопители.
При комплектации аппаратуры общего назначения включаются также устройства для ее прямой или косвенной калибровки (например, для прямой калибровки тензорези- сторов балки равного сопротивления с нагру- жателем, а для косвенной - специальный гене­ратор прямоугольных импульсов).
Общие требования к аппаратуре общего назначения - достаточная чувствительность и разрешающая способность, стабильность пока­заний (ограничение или исключение дрейфа нуля), малая погрешность измерения. При использовании оборудования общего назначе­ния в устройствах для ходовых испытаний к нему предъявляются дополнительные требова­ния: компактности, нечувствительности к внешним воздействиям от колебаний и вибра­ций, изменений температуры и влажности окружающего воздуха, его запыленности, воз­можность электроснабжения от бортовой элек­трической сети.
Измерительное оборудование и аппара­тура специального назначения отражают спе­цифику и номенклатуру эксплуатационных и потребительских свойств, оцениваемых при испытаниях колесных и гусеничных машин. При определении скоростных свойств исполь­зуют приборы с "пятым колесом", монтируе­мым на испытуемой машине, для качения по той же траектории движения без проскальзы­вания, в комплекте с устройством автомати­ческого вычисления скорости поступательного движения и регистрации ее совместно с про­тяженностью пройденного пути и затраченно­го времени. Путь в этих приборах определяет­ся по непрерывному или дискретному измере­нию угла поворота "пятого колеса". Отсчеты времени дискретны с интервалами до 0,001 с, пути до 0,05 м. Автоматическая обработка сигналов пути и времени в этих комплексах обеспечивает непрерывную регистрацию ско­рости до 200 км/ч с дискретностью отсчета 0,1 км/ч.
Для оценки тяговых свойств путем изме­рения свободной силы тяги (буксировки при­соединяемого тормозящего прицепа) служат тяговые динамометры с записывающими уст­ройствами и различными пределами макси­мальных нагрузок. Эти же динамометры при­меняют на этапе испытаний эффективности рабочих тормозных систем (нормирование силы тяги на крюке при включенных тормозах для нагрева тормозных механизмов), а также эффективности запасной, стояночной и вспо­могательной тормозных систем.
При определении экономичности при­меняют мерные градуированные цилиндры, устанавливаемые между топливным баком и насосом. Цена деления в цилиндрах не пре­вышает 2,5 см3. Другой тип приборов - топли- вомеры - предусматривает измерение расхода топлива в топливоподающих магистралях меж­ду топливным насосом и карбюратором (у дизелей после подкачивающего насоса низкого давления). Устройства топливомеров разнооб­разны, они основаны на фиксации определен­ных доз топлива, скорости течения топлива (турбинные расходомеры), интенсивности охлаждения потоком топлива помещаемой в него детали. Наибольшее распространение получили топливо меры первого типа с высо­кой точностью дискретного отсчета расхода малого объема топлива (0,1 см3), большим диапазоном измерений расхода 0,5... 100 л/ч и автоматическими вычислительными и цифр о - печатающими устройствами для регистрации расхода либо нарастающим итогом, либо за определенное время.
Серия таких топливомеров поршневого типа НАМИ моделей ТЧП-2, ТЧП-3, СРТ имеет погрешность измерения не превышаю­щую 1 %. Топливомеры используют совместно с приборами путь, время, скорость*для оценки текущих расходов на определенном пути (в л на 100 км пути) или в ездовом цикле.
При исследовании тормозных свойств, маневренности, управляемости и устойчивос­ти, если условиями предусмотрено нормиро­вание замедления или ускорения поступатель­ного движения, применяют деселерометры (измерение замедления) и акселерометры обычно инерционного типа с демпфировани­ем. Редко и преимущественно для исследова­тельских испытаний используют жидкостные деселерометры.
Для оценки усилий, необходимых для управления машиной служат динамометричес­кие рулевые колеса, рычаги, педали, монтиру­емые на месте штатных.
В испытаниях по плавности хода акселе­рометры предназначены для одновременного измерения вертикальных и горизонтальных (продольных и поперечных) ускорений в раз­личных местах кабины и кузова. Обычйо аксе­лерометры включаются в специальный комп­лекс виброизмерительной и регистрирующей аппаратуры (типа ВЧ-5М, ВЧ-6 и др.). Кроме того, для отнесения результатов измерения к определенному типу дороги в комплект специ­ального оборудования для оценки плавности хода включают и различного типа профилог- рафы, с помощью которых дается оценка ров­ности (микропрофиля) опорной поверхности.
Для определения уровня шума применя­ют шумомеры, приемным устройством в кото­рых являются микрофоны мембранного типа, воспринимающие избыточное акустическое давление, которое после преобразования в электрический сигнал после усиления фикси­руется на индикаторе стрелочного типа (частотные характеристики шумомеров стан­дартизированы) или подается на записываю­щее устройство для последующего частотного анализа.
В испытаниях токсичности отработавших газов используют хроматографы или быстро­действующие газоанализаторы. В первом слу­чае проводится отбор проб в эластичную ка­меру. Во втором случае отработавшие газы поступают непрерывно. Для определения кон­центрации оксида углерода и углекислого газа применяют газоанализаторы недисперсного инфракрасного типа (оптико-акустические). Для установления суммарного количества всех углеводородов служат газоанализаторы пла- менно-анализного типа.
Для измерения и контроля температуры при испытаниях в диапазоне 120... 150 °С обычно используют аэротермометры, в диапа­зоне до 300... 350 °С - проволочные (терморезисторы) или полупроводниковые (термисторы), а выше 300...350 °С - термопа­ры.
К специальной аппаратуре для комплек­сных испытаний относятся режимомеры, од­новременно фиксирующие показатели движе­ния машин, положение органов управления, число управляющих воздействий, длительность различных состояний и обстоятельств движе­ния. В режимомерах объединены специальные устройства с датчиками, фиксирующими при­менение управляющих воздействий, комплек­сом счетчиков, а иногда обрабатывающих уст­ройств, для получения в готовом виде таких данных, как число включений передач, путь пройденный на каждой из них, число включе­ний сцепления, торможений и других данных на маршруте движения или на заданном про­беге.
Перспективные направления развития оборудования специального назначения для испытаний колесных и гусеничных машин - это комплексность и автоматизация измере­ний, обработки, регистрации и наглядного представления (в том числе и на дисплеях) параметров оцениваемых эксплуатационных и потребительских свойств, широкое примене­ние радио- и микроэлектроники, освоение интегрированных датчиков и преобразовате­лей, внедрение микропроцессоров, бесконтак­тных методов измерения.


 

Поиск


Сейчас 63 гостей и 5 пользователей онлайн





Забыли данные входа на сайт?