Повышение эксплуатационных качеств тепловоза путём модернизации бортовой системы диагностики
Частотные датчики для измерения неэлектрических величин на основе LC-генераторов. Способы измерения давления. Жидкостные U-образные, дифференциальные, двухстрелочные и электрические дистанционные манометры. Схемы включения электрических термометров.
Рубрика | Транспорт |
Вид | дипломная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 19.02.2012 |
Размер файла | 1,8 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Двухстрелочный манометр с трубчатыми пружинами
Рис.3.4
Один конец пружинок крепят к трубкам 10 и 11, другой -- у пружинки 25 закреплен в кронштейне 26, у пружинки 15 -- в верхней колонке, соединяющей платы 14 и 19. Манометр имеет два присоединительных штуцера 12 и 13 с резьбой М12 Х1.5 и размером под ключ 12 мм. Внутренняя полость трубки 6 через соединительную трубочку 34 и каналы в держателе 8 связана со штуцером 13; внутренняя полость трубки 7 через каналы в держателе -- со штуцером 12. Штуцер 12, присоединяемый к тормозной магистрали воздухопровода, и стрелка 1, показывающая величину давления в кем, окрашены в черный цвет, штуцер 13, присоединяемый к питательной магистрали (главным резервуарам) воздухопровода, и стрелка 2 -- в красный цвет.
Шкала с делениями от 0 до 16 кгс/см2 и утлом охвата 270° нанесена на циферблате 5. Циферблат крепят двумя винтами к стойкам 27 и 33.
Для предохранения стекла 3 манометра от разрушения в случае повреждения трубчатой пружины в корпусе 9 сделано отверстие, обеспечивающее сброс воздуха из внутренней полости прибора в атмосферу. Это отверстие с внутренней стороны заклеено фольгой 28, а снаружи закрыто табличкой 29. Слева у таблички под головкой крепежного винта имеется прорезь, благодаря которой при появлении давления и разрыве фольги левый край таблички выходит из-под головки винта, открывая отверстие для сброса воздуха.
В корпусе прибора предусмотрены окна 4 для освещения шкалы. При необходимости в штуцера 12 и 13 могут быть ввинчены демпферы, аналогичные демпферу 18 (см. рис.3.3).
Величина пульсации давления, особенно в топливных системах дизелей, часто достигает довольно больших значений (3-- 4 кгс/см2). Причины возникновения пульсаций различны: резкое изменение частоты вращения вала насоса при пуске дизеля или быстром наборе позиций контроллера машиниста; работа подкачивающих насосов и др. В этом случае для уменьшения величины пульсации давления до допустимого значения необходимо перед манометром устанавливать дополнительный демпфер.
Пластинчатый демпфер типа Д-004 (рис.3.5,а) предназначен для использования с дистанционными манометрами типа ЭДМУ.
Демпферы: а, б --пластинчатые; в -- игольчатый
Рис.3.5
Применяется он также с манометрами типа МТК-100Б (чаще всего при измерении давления в топливной системе дизеля). Поскольку резьбы на штуцере манометра МТК-100Б и демпфере Д-004 различны, их соединяют через переходник.
В корпусе 1 демпфера с помощью стопора 2 закреплен пакет специальных шайб 5, чередующихся с прокладками 4. На входе в демпфер установлен фильтр 3, представляющий собой латунную сетку. Шайбы 5 имеют по два отверстия малого диаметра (0,5мм). Взаимное расположение шайб и, следовательно, их отверстий, произвольное. Количество шайб в демпфере 12--14.
На тепловозах применяют также пластинчатый демпфер, показанный на (рис.3.5,рис.3.6). В шестигранный корпус 7 (размер под ключ 24мм) вставлен пакет из шести шайб 5, прокладок 6 и шайбы 8. Пакет закреплен с помощью стопора 4. Стопор 4 и ввернутый в корпус штуцер 1 законтрены пружиной 3. Медная прокладка 2 герметизирует соединение. Шайбы 5 имеют по одному отверстию диаметром 1мм, смещенному относительно оси на 5мм. При установке шайбы располагают так, чтобы отверстия в соседних шайбах занимали диаметрально противоположное положение. Шайба 8 имеет одно центральное отверстие диаметром 1мм. Уменьшение пульсаций в пластинчатом демпфере достигается благодаря сопротивлению, которое оказывает пакет шайб прохождению измеряемой среды.
Игольчатый демпфер (рис.3.5,в) разработан для использования с однострелочными манометрами типа МП (резьба на штуцере М20Х1.5). В корпусе 1 демпфера с помощью гайки 2 закреплен корпус 3 с ввинченной в него регулировочной иглой 4. Игла 4 стопорится в установленном положении пружиной 6, опирающейся на шайбу 7. Герметичность соединений обеспечивают уплотняющими прокладками 5, 8, 9 и 10. ,
Уменьшение пульсаций достигается благодаря сопротивлению, возникающему в кольцевом зазоре между конусом регулировочной иглы 4 и седлом корпуса 3. Зазор можно регулировать, ввертывая или вывертывая иглу с помощью ключа за наружный трехгранник. Наилучшее положение иглы такое, при котором амплитуда колебаний стрелки манометра имеет наименьшее значение.
Соединение манометра с источником давления
Рис.3.6
На корпусе 1 демпфера имеется внутренняя и наружная резьба М20Х1.5. Внутренняя резьба необходима для навинчивания демпфера на штуцер манометра, наружная -- для соединения демпфера с измерительным трубопроводом.
Правильность показаний манометров определяется не только исправным состоянием приборов, но также правильностью монтажа и эксплуатации их на тепловозе. Манометры устанавливают на пультах управления в кабинах тепловозов, на щитках в машинных помещениях, имеются также отдельно стоящие манометры. Для машинных помещений предпочтительна установка манометров на амортизированных щитках, так как это уменьшает вредное воздействие на них вибрации. Место установки прибора должно обеспечивать удобство обслуживания и хорошую видимость шкалы.
Манометры необходимо выбирать таким образом, чтобы измеряемое давление составляло 1/3 -- 2/3 верхнего предела шкалы. К источникам давления манометры присоединяют при помощи трубопроводов.
К манометру 1 (рис.3.6) при помощи накидной гайки 2 и ниппеля 4 присоединен компенсатор 5. Для герметизации соединения устанавливают прокладку 3 из меди или фибры. Не допускается применять для уплотнения паклю и сурик. При навертывании накидной гайки штуцер манометра необходимо поддерживать гаечным ключом. Компенсатор 5 представляет собой согнутую кольцом медную трубку. Он компенсирует деформации и перекосы трубопровода, уменьшает в местах соединений механические напряжения от вибрации. Нижний конец компенсатора присоединен к стальной трубке 6, которая прокладывается к месту измерения -- трубопроводу 10. Трубка 6 и труба 10 соединены при помощи шарового соединения, состоящего из сферического наконечника 7, накидной гайки 8 и штуцера 9. Внутренний диаметр трубок 5 и 6 должен быть не менее 3мм. Штуцер для отбора давления необходимо устанавливать на прямых участках трубопровода, чтобы не было искривлений и завихрений потока, которые могут исказить результаты измерения.
3.5 Электpические дистанционные манометры
Унифицированные электрические манометры типа ЭДМУ предназначены для дистанционного измерения непулысирующего давления жидкостей и газов. Манометр состоит из приемника давления, устанавливаемого в непосредственной близости от места измерения давления, и электрического указателя, устанавливаемого обычно на пульте управления машиниста. Приемник давления соединяют с указателем электрическими проводами. Манометры питаются от сети постоянного тока напряжением 27В ±10%. Класс точности прибора в пределах рабочего участка шкалы -- 4. Основные данные манометров ЭДМУ приведены в табл.3.1 Таблица 3.1
Основные данные манометров ЭДМУ
Параметры |
Типы манометров |
|||||
ЭДМУ-I |
ЭДМУ-3 |
ЭДМУ-6 |
ЭДМУ-15Ш |
ЭДМУ-80 |
||
Диапазон измерения, кгс/см2 |
0-1 |
0-3 |
0-6 |
0-15 |
0-80 |
|
Рабочий участок шкалы, кгс/см2 |
0-0,6 |
0,6--2,4 |
1--5 |
2--13 |
5--60 |
|
Допускаемая перегрузка, кгс/см2 |
1,5 |
4,5 |
9 |
22,5 |
100 |
На тепловозах в основном применяют манометры ЭДМУ-6 и ЭДМУ-15Ш для дистанционного измерения избыточного давления в масляной (на входе в двигатель) и топливной (после фильтра тонкой очистки) системах дизелей.
Принцип действия манометров ЭДМУ заключается в следующем (рис.3.7). Измеряемая среда, поступая в приемник давления, воздействует на чувствительный элемент -- упругую мембрану, которая деформируется и через передаточный механизм передвигает контакт с, скользящий по потенциометру R. Если давление увеличивается, контакт с перемещается вниз, если уменьшается вверх. В результате каждому значению измеряемого давления соответствует определенное положение контакта с и определенное электрическое сопротивление участков ас и вс потенциометра R. На тепловозах в основном применяют манометры ЭДМУ-6 и ЭДМУ-15Ш для дистанционного измерения избыточного давления в масляной (на входе в двигатель) и топливной (после фильтра тонкой очистки) системах дизелей.
Принципиальная схема электрического дистанционного манометра ЭДМУ
Рис.3.7
Принцип действия манометров ЭДМУ заключается в следующем (рис.3.7). Измеряемая среда, поступая в приемник давления, воздействует на чувствительный элемент -- упругую мембрану, которая деформируется и через передаточный механизм передвигает контакт с, скользящий по потенциометру R. Если давление увеличивается, контакт с перемещается вниз, если уменьшается-- вверх. В результате каждому значению измеряемого давления соответствует определенное положение контакта с и определенное электрическое сопротивление участков ас и вс потенциометра R. Соотношение сопротивлений ас и вс измеряют магнитоэлектрическим логометром, состоящим из двух неподвижных рамок I и II, расположенных под углом 120° друг к другу, и подвижного постоянного магнита М, вращающегося в магнитном поле рамок. Рамки логометра включены в диагональ мостовой схемы Андерсена, два плеча которой образуют переменные сопротивления ас и вс, а два других плеча -- нерегулируемые резисторы R1 и R2. Напряжение литания подводят ко второй диагонали моста. Резисторы R3 и R4 образуют полудиагональ. Рамки логометра имеют одинаковое число витков, но по конструктивным соображениям размеры рамки I выполнены большими, чем рамки II. Чтобы сделать сопротивление рамок одинаковым, в схему включен резистор R5. Под действием питающего напряжения в рамках логометра протекают токи иобразующие магнитные поля рамок. Взаимодействуя между собой, магнитные поля образуют результирующее поле, вдоль оси которого устанавливаются подвижной магнит М и связанная с ним указательная стрелка прибора. Величины сопротивлений резисторов выбраны' такими, что при отсутствии избыточного давления (р--0) ток в рамке 7 имеет наибольшее значение, а ток в рамке II равен нулю. Поскольку магнитное поле при этом создается только рамкой I, подвижной магнит М устанавливается вдоль ее оси, а стрелка указывает на нулевую отметку шкалы. По мере увеличения давления подвижной контакт с перемещается к точке в, сопротивление участка ас потенциометра увеличивается, а участка вс -- уменьшается. В связи с этим ток и магнитный поток рамки I будут уменьшаться, а рамки II -- увеличиваться. Ось результирующего магнитного поля при этом поворачивается по часовой стрелке. В том же направлении поворачивается магнит М со стрелкой, указывающей увеличение давления. При среднем значении давления (р=0,5 рмах) мостовая схема делается полностью симметричной. Благодаря равенству токов ось результирующего магнитного поля располагается под равными углами (60°) к осям рамок / и //. Когда давление достигнет максимального значения (рмах), ток в рамке 7 станет, равен нулю. Магнит М при этом располагается вдоль оси рамки //, а стрелка прибора указывает на предельную отметку шкалы (рмах). Если источник питания манометра отключен (токи в рамках равны нулю), подвижной магнит и стрелка прибора могут находиться в произвольном положении. Чтобы вернуть стрелку к нулю шкалы, установлен дополнительный неподвижный магнит т, взаимодействующий с подвижным магнитом М. Величины сопротивлений схемы ЭДМУ приведены в табл. 2.
Таблица 3.2
Параметры |
Условные обозначения |
||||||||
Rав |
Рамка I |
Рамка II |
R1 |
R2 |
КЗ |
R4 |
R5 |
||
Сопротивление, Ом |
255 |
2X140 |
2Х110 |
1250 |
1250 |
300 |
2120 |
50 |
|
Материал провода |
Константан |
Медь |
Константан |
Медь |
Резисторы R3 и R5 предназначены для регулировки прибора. Их сопротивления можно изменять соответственно от 100 до 350 Ом и от 20 до 65 Ом. Компенсацию температурных погрешностей, возникающих из-за изменения сопротивлений рамок лото-метра, обеспечивают за счет выполнения резисторов R4 и R5 из медной проволоки. Важным преимуществом рассмотренной схемы является то, что колебания питающего напряжения практически не влияют на (результаты измерения.
Механизм приемника давления манометра смонтирован в герметичном алюминиевом корпусе (рис.3.8). В основании 3 корпуса закреплена гофрированная мембрана 2, являющаяся чувствительным элементом приемника. Измеряемое давление подается в полость под мембраной через динамический штуцер 1 с резьбой М12Х1. При увеличении давления мембрана 2 деформируется и через шток 4 передает движение качалке 12. Качалка поворачивается и, нажимая на паводок 9, перемещает его вокруг оси 11. В поводке 9 с помощью изоляционных втулок закреплен щеткодержатель 8 со щетками (подвижным контактом) 5, которые при повороте поводка скользят по проволочному потенциометру 6. При уменьшении давления обратное движение механизма происходит под действием возвратной пружины 10.
Щеткодержатель 8 и потенциометр 6 соединены электрическими проводами с контактными штырями вилки 7, имеющей наружную резьбу М20Х1.
Приемники манометров ЭДМУ-1, ЭДМУ-3 и ЭДМУ-6 отличаются от рассмотренного наличием второго (статического) штуцера, через который можно подать противодавление или статическое давление. У приемников ЭДМУ-1 и ЭДМУ-3, кроме того, иная конструкция чувствительного элемента (выполнен в виде упругой бронзовой коробки). Ход штока у всех приемщиков оди-4--960наков (1 --1,2 мм), а характеристики чувствительных элементов различны (разная толщина мембран).
Основной элемент указателя манометра (рис.3.9) -- логометр 5 закреплен на алюминиевом основании 3 с помощью двух стоек 6. К стойкам 6 крепят также циферблат 2. Шкалу указателя градуируют в килограммсила на квадратный сантиметр.
Кинематическая схема приемника давления манометра ЭДМУ-15Ш
Рис.3.8
Указатель
Рис.3.9
Кроме логометра, на основании 3 установлены резисторы R1, ..., R5 и трехконтактная вилка 4 штепсельного разъема с резьбой М20Х1. Кожух 1 указателя дюралюминиевый, брызгонепроницаемый, со стеклом для наблюдения за шкалой.
Магнитоэлектрический логометр (рис.3.10) имеет подвижную и неподвижную системы. Подвижная система логометра состоит из постоянного магнита 2, изготовленного из железо-никель-алюминий-кобальтового сплава, указательной стрелки 1 и крестовины 5 с балансировочными грузиками. Все эти элементы жестко закреплены на оси 4, имеющей на концах кобальто-вольфрамовые керны 3, опирающиеся на агатовые подпятники- Магнит 2 и один из подпятников размещены внутри медного демпфера 7, закрепленного на стойках 6 и 10.
При колебаниях подвижной системы постоянный магнит 2 перемещается внутри демпфера и под действием его магнитного потока в теле демпфера наводятся вихревые токи.
Логометр
Рис.10
Магнитное поле, созданное вихревыми токами, взаимодействует с полем магнита 2. В результате появляется сила, противодействующая повороту магнита и, следовательно, всей подвижной системы, что приводит к успокоению колебаний.
Чтобы величины вихревых токов и, следовательно, тормозящей силы были достаточно большими, демпфер изготовляют из меди--материала с малым электрическим сопротивлением.
Демпфер 7 охвачен двумя парами прямоугольных рамок I и II, расположенных под углом 120° друг к другу. Каждая пара рамок соединена последовательно. Чтобы обеспечить правильное взаимное положение рамок, на демпфере сделаны ребра и установлены пружинящие пластины 8. Постоянный магнит 11, необходимый для установки стрелки на нуль при выключенном питании, закреплен неподвижно в передней части логометра. Экран 9 из пермаллоя защищает логометр от вредного влияния внешних магнитных полей. Через экран 9 замыкаются также магнитные поля рамок I и II.
Указатели всех манометров типа ЭДМУ имеют одинаковое устройство. Они отличаются друг от друга только градуировкой шкалы.
Установка на тепловозе приемников давления показана на примере манометра ЭДМУ-15Ш (рис.3.11). Приемник 11 давления установлен на кронштейне 12 и закреплен на нем с помощью гайки 10 (резьба М18Х X1,5).
Установка приемника давления на тепловозе
Рис.3.11
Место установки приемника на дизеле или стенке кузова выбирают так, чтобы величина вибрации была возможно меньшей, а расстояние до точки измерения давления небольшим. Если необходимо измерять
пульсирующее давление, то для гашения пульсаций применяют демпфер 9 типа Д-004 (см. рис.3.5, а), который навинчивают непосредственно на штуцер приемника давления.
С местом измерения давления .приемник (см. рис.3.11) соединяют с помощью маслостойкого дюритового шланга 6 диаметром 4X12 мм. Для защиты от механических повреждений шланг заключен в металлическую оплетку. Наконечник 7 шланга с помощью накидной гайки 8 соединяют со штуцером демпфера 9 или штуцером приемника 11, если демпфер отсутствует.
В трубопроводе, где необходимо измерить давление, сверлят отверстие и приваривают грибок 1. Наконечник 5 шланга соединяют с грибком 1 с помощью пробки 3, имеющей одно осевое и два радиальных отверстия для пропуска измеряемой среды из основного трубопровода во внутреннюю полость шланга. Для герметизации соединения устанавливают медные прокладки 2. После затягивания пробку 3 контрят проволокой 4. Этим же способом контрят гайки 8, 10 и демпфер 9 (на рис.3.11 проволока не показана) .
На тепловозах ТЭП60 для гашения пульсаций давления топлива используют пластинчатый демпфер (см. рис.3.5,3.6).
Устанавливают демпфер непосредственно в месте измерения давления и через тройник присоединяют к нему гибкие шланги, идущие к двум приемникам давления. Указатели этих манометров установлены на пультах управления передней и задней кабин тепловоза.
Электрические провода к приемнику давления подключают с помощью штепсельного разъема 13 типа ШПЛМ-3. Такой же разъем используют для подключения проводов к указателю.
Если расстояние между приемником давления и указателем не превышает 15 м, то достаточно принять сечение проводов 0,5-- 0,75 мм2, чтобы их сопротивление не влияло на показания прибора.
При соединении проводами штепсельных разъемов по схеме, изображенной на рис. 7, необходимо соблюдать нумерацию штырьков, обозначенную цифрами на колодочках разъемов. Для предохранения изоляции проводов от механического повреждения и попадания на нее масла и топлива применяют полихлорвиниловую трубку 16. Разъем защищают резиновым чехлом 14, который фиксируют в требуемом положении бандажом из ниток 15. Для уплотнения соединений применяют полихлорвиниловую изоляционную ленту.
Приемники давления манометров ЭДМУ-1, ЭДМУ-3, ЭДМУ-6 и ЭДМУ-80 завод-изготовитель рекомендует соединять с источниками давления медными или алюминиевыми трубопроводами диаметром 4X6 мм с использованием ниппелей и накидных гаек, а статический штуцер манометра ЭДМУ-6 -- дюритовым шлангом диаметром 4X12 мм.
Электрические соединения всех манометров выполняют аналогично описанному для манометра ЭДМУ-15Ш. Ток, потребляемый одним манометром, не превышает 0,1 А при напряжении 27 В.
4. Измерение температуры
4.1 Общие сведения
Температура тела характеризует его внутреннюю анергию. При изменении температуры изменяются физические свойства: размеры тела, объем жидкости, давление газа или насыщенных ларов, сопротивление проводников и полупроводников, термоэлектродвижущая сила двух проводников, изготовленных из разных материалов, и др. Это обстоятельство используют при создании приборов для измерения температуры.
Шкалы приборов градуируют в градусах международной стоградусной шкалы (°С), т. е. в градусах Цельсия, названных так по имени ученого, предложившего следующее деление шкалы. Температуру, при которой происходит таяние льда, принимают за нулевое значение -- 0°С, а температуру кипения воды при нормальных условиях -- 100° С. Полученный промежуток делят на 100 равных частей. Ниже точки 0°С и выше 100° С наносят деления той же величины.
Такое определение градуса имеет ряд недостатков: длина деления жидкостного термометра зависит от свойств жидкости и сорта стекла; теоретические расчеты значительно усложняет то обстоятельство, что давление газа, заключенного в постоянном объеме, не пропорционально величине температуры, измеренной в градусах Цельсия, и т. д.
Поэтому в системе СИ принята шкала абсолютных температур или шкала Кельвина (градус Кельвина -- К), которая определена на основании общих физических законов и не зависит от свойств рабочего вещества термометра. Абсолютный нуль температуры по этой шкале соответствует такому состоянию вещества,. когда энергия теплового движения молекул и атомов равна нулю. Английский физик Кельвин доказал, что ни одно тело не может быть охлаждено ниже этой температуры. Абсолютный нуль температуры равен -- 273, 15° С. Переход от температуры, отсчитанной в градусах Цельсия (Т°C), к температуре, отсчитанной, в градусах Кельвина (Т°К), производят по формуле. Жидкостные стеклянные термометры. Принцип действия термометров этого типа основан на свойстве тел расширяться при нагревании. Поскольку объемный температурный коэффициент расширения жидкости много больше, чем у стекла, уровень столба жидкости в стеклянной трубке изменяется при изменении температуры. Очевидно, что жидкостным термометром можно пользоваться только для измерения тех температур, при которых жидкость не превращается в пар и не затвердевает.
Наиболее распространены ртутные термометры, применяемые для измерения температур от --30 до +500°С. Температура кипения ртути 356,9° С; поэтому у термометров, предназначенных для измерения температуры выше 300° С, пространство в капилляре над ртутью заполняют инертным газом (азотом) под давлением 20--25 кгс/см2. При этом температура кипения ртути повышается до 560°С.
Для измерения температур ниже --30°С применяют органические жидкости: этиловый спирт до --130°С, толуол до --90°С, пентан до -- 190°С и петролейный эфир до --130°С.
4.2 Ртутные термометры
На тепловозах в основном используют технические ртутные термометры, изготавливаемые в соответствии с ГОСТ 2823--59. Устанавливают их, как правило, временно на период проведения испытаний. Контролируют температуру воды на входе и выходе из дизеля, температуру воды до и после холодильника: надувочного воздуха, температуру масла на входе и выходе из дизеля и др. Технические ртутные стеклянные термометры (рис.4.1) выпускают двух типов: тип А -- прямые и тип Б -- угловые. Ртуть, заполняющая резервуар 7, при расширении поднимается по капиллярной трубке (капилляру) 2. Отсчет производят по шкале, нанесенной на прямоугольной пластине стекла молочного цвета 3. Капиллярную трубку крепят к шкальной пластине проволокой 5 диаметром 0,2--6,3 мм.
Измерительная часть термометра помещена в стеклянную оболочку 4, верхнее отверстие которой закрыто корковой пробкой 1, покрытой для герметизации гипсом и лаком.
В нижней части термометра капиллярную трубку закрепляют с помощью асбестовых пробок 6, располагаемых равномерно по .всей длине.
Установлено три размера верхней части термометров L: НО, 160, 220мм. Длина нижней части термометров: тип А--60, 80, 100, 120, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000мм; тип Б -- ПО, 130, 150, 170, 210, 250, 300, 370, 450, 550, 680, 850, 1050, 1300мм. Диаметр нижней части термометра d при l меньше или равном 630мм (тип А) и 680мм (тип Б) принят равным 8мм; для больших величин -- d=9 мм. Пределы измерений и цена наименьшего деления шкалы приведены в табл. 3. Допустимые погрешности термометров не превышают одного деления. Ртутные термометры используют для местного контроля температуры. Их помещают в специальные гильзы в местах, удобных для наблюдения. При отсчете глаза наблюдателя должны быть на одном уровне с мениском жидкости в капилляре. Гильза (карман) для установки термометра (рис.4.2) состоит из трубки 3, один конец которой закрыт заглушкой 5, а второй вварен в штуцер 2. Штуцер 2, имеющий коническую резьбу, вворачивают в патрубок 4, приваренный к трубе или емкости, в которой необходимо измерять температуру.
Технические ртутные термометры
Рис.4.1
Гильза для установки ртутного термометра
Рис.4.2
Таблица 4.1
Номера термометров типовА и Б |
Пределы измерений, °С |
Длина верхней части термометров, мм |
|||
220 |
160 |
110 |
|||
Цена наименьшего деления шкалы, °С |
|||||
1 |
0+-50 |
0,5 |
0,5(1) |
1 |
|
2 |
-35-+50 |
0,5(1) |
1 |
1(2) |
|
3 |
0-+100 |
1 |
1(2) |
2 |
|
4 |
0-+150 |
1(2) |
2 |
2(5) |
|
5 |
0-+200 |
2 |
2(5) |
5 |
|
6 |
0-+250 |
2(5) |
5 |
5(10) |
|
7 |
0-+300 |
2(5) |
5 |
5(10) |
|
8 |
0-+350 |
5 |
5(10) |
10 |
|
9 |
0-+400 |
5 |
5 (10) |
10 |
|
10 |
0-+450 |
5(10) |
10 |
-- |
|
11 |
0-+500 |
5(10) |
10 |
-- |
Чтобы исключить циркуляцию и охлаждение воздуха в гильзе, установлена резиновая пробка 1. Обычно в этом месте термометр дополнительно обматывают асбестовым шнуром. Нельзя допускать, чтобы термометр касался стенок гильзы.
Для улучшения теплопередачи при измерении температур до 150°С в гильзу можно залить немного масла (на высоту погружения резервуара термометра), а при температурах больше 150° С -- засыпать мелкий песок.
Необходимо обеспечить хорошее омывание гильзы средой. Для этого гильзу располагают перпендикулярно оси трубопровода, в котором измеряют температуру. Если диаметр трубопровода небольшой, гильзу устанавливают наклонно навстречу потоку.
Для предохранения стеклянной оболочки термометра от повреждения (при установке термометра на длительное время) применяют металлические оправы, изготовляемые по ГОСТ 3029--59. Как и термометры, оправы выполняют прямыми и угловыми (с углом 90 и 135°). Для крепления у оправы имеется штуцер с резьбой.
Ртутные Стеклянные термометры обладают малой механической прочностью, их показания невозможно передавать на расстояние, из-за плохой видимости ртути в капилляре и нечеткости шкалы определить показание трудно. Термометрам свойственна тепловая инерция (запаздывание показаний), т. е. необходимость определенного времени на прогрев или охлаждение ртути до температуры окружающей среды.
Однако ртутные термометры применяются все еще широко благодаря таким положительным качествам, как простота устройства, малая стоимость, наглядность и достаточно высокая точность измерения.
4.3 Манометрические термометры
Манометрический термометр представляет собой герметичную систему, состоящую из термобаллона, устанавливаемого в месте измерения температуры; соединительного капилляра (медная или стальная трубка с внутренним диаметром 0,2--0,4 мм) и манометра. Внутренняя полость системы может быть заполнена жидкостью, газом или жидкостью и насыщенным паром. В зависимости от этого манометрические термометры называют жидкостными, газовыми или парожидкостными (паровыми).
Объем жидкости и давление газа или пара определенным образом зависит от температуры, поэтому при изменении температуры будут изменяться показания манометра, шкалу которого градуируют в градусах Цельсия. В зависимости от рабочего вещества манометрическими термометрами можно измерять температуру от --50 до +550°С [6]. Шкала жидкостных и газовых термометров равномерная, а парожидкостных -- неравномерная. Однако парожидкостные термометры имеют более высокую чувствительность, меньшую инерционность и меньшие размеры термобаллонов. Для газовых и жидкостных манометрических термометров ГОСТ 8624--71 устанавливает классы точности 1; 1,5; 2,5; для парожидкостных -- 1,5; 2,5 и 4.
На тепловозах наиболее широкое применение нашли парожидкостные манометрические термометры типов ТПП-071, ТПП-082 (сняты с производства) и ТПП2-В, выпускаемые в настоящее время. Используют их для измерения температуры в масляной и водяной системах дизеля, в водяной системе котла-подогревателя и др.
Указатель 1 термометра (рис.4.3) представляет собой манометр с одновитковой трубчатой пружиной, аналогичный по устройству ранее рассмотренным манометрам. С помощью капилляра 4 (медная трубка диаметром 0,35x1,2 мм) указатель 1 соединен с термобаллоном 9. Капилляр с держателем указателя и термобаллоном соединяют пайкой. Капилляр введен внутрь термобаллона и погружен в термометрическую жидкость (нормальная бутановая фракция марки А), кипящую при низкой температуре. Пространство над жидкостью в термобаллоне заполнено образующимся из нее насыщенным паром, а внутри капилляра и трубчатой пружины указателя либо жидкостью, либо перегретым паром. Если температура капилляра и пружины ниже, чем термобаллона, то пар в них конденсируется и образуется жидкость; если выше, то капилляр и пружина заполнены перегретым па ром.
При изменении температуры в месте установки термобаллона изменяется давление насыщенного пара ,в нем, что в свою очередь вызывает изменение показаний прибора.
Манометрический термометр типа ТПП2-В
Рис.4.3
Зависимость давления насыщенного пара от температуры нелинейная, поэтому шкала термометра получается неравномерной с увеличением ширины делений к концу шкалы. Количество жидкости в термобаллоне выбирают таким образом, чтобы при самой низкой измеряемой температуре, когда объем жидкости увеличивается, в термобаллоне оставалось пространство, заполненное паром; а при самой высокой измеряемой температуре, когда увеличивается объем пара, оставалось определенное пространство, заполненное жидкостью.
Термометры ТПП2-В могут иметь шкалу с пределами измерения 0--120°С и 25--125°С, класс точности -- 4. Для защиты капилляра от механических повреждений применяют металлическую оплетку 3, а в местах его соединения с указателем 1 и термобаллоном 9 дополнительно защищают оболочкой 2 пружинного типа либо металлорукавом. При выходе из термобаллона капилляр согнут кольцом и закреплен с помощью скобы 6 и гайки 5.
При заказе прибора длину капилляра выбирают из ряда: 1,6; 2; 2,5; 4; 6; 8; 10; 12 м. В месте установки термобаллон крепят с помощью накидной гайки 7 (резьба М18Х1.5). Прокладка 8 из фибры герметизирует соединение.
Минимальный радиус закругления в местах перегиба капилляра должен быть не менее 50 мм. Капилляр прокладывают в наиболее безопасных местах, так как его повреждение приводит к полному выходу прибора из строя.
Чтобы показания термометра были правильными, разность высот расположения указателя и термобаллона не должна превышать 1м. Термометры ТПП2-В виброустойчивые. Допускается воздействие вибрации с ускорением 15 м/с2 для указателя и 40 м/с2 для приемника в диапазоне частот от 5 до 80 Гц.
4.4 Электрические термометры сопротивления
Для дистанционного измерения температуры воды и масла дизеля на ведущей и ведомой секциях тепловоза применяют электрические термометры сопротивления. Принцип действия этих термометров основан на свойстве проводников и полупроводников менять электрическое сопротивление в зависимости от температуры. Измеряя величину сопротивления с помощью специального измерительного устройства, судят о величине температуры среды, в которую помещен приемник с чувствительным элементом (проводником или полупроводником).
Длительное время на тепловозах применялись термометры сопротивления типа ТУЭ-48 [7]. Теперь практически на всех магистральных тепловозах устанавливают полупроводниковые термометры сопротивления типа ТП-2. Термометр ТП-2 состоит из приемника типа ПП-2 и указателя типа ТУЭ-8А. Диапазон измерений температуры термометром ТП-2 от 0 до 120° С. Рабочие диапазоны от 15 до 25°С и от 75 до 90° С. Погрешности в рабочих диапазонах не превышают величин приведённых в (табл. 4.2)
Таблица 4.2
Температура воздуха, окружающего указатель, °С |
+20±5 |
+40 ±5 |
--40 ±5 |
|
Погрешность, °С |
±4 |
±5,5 |
±7 |
В диапазонах от 0 до +10°С и от +100 до +120° С погрешности не оговариваются; в остальных диапазонах они не должны превышать удвоенной величины, приведенной выше.
Термочувствительным элементом термометра ТП-2 (рис.4.4) является полупроводниковый терморезистор Rq. Приемник термометра вместе с встроенным в него терморезистором Rq устанавливают в месте измерения температуры.
Указатель прибора -- магнитоэлектрический логометр -- включен в диагональ мостовой измерительной схемы. Два плеча этой схемы образуют нерегулируемые резисторы R1 и R2, а два других плеча -- нерегулируемый резистор R3 и терморезистор Rq, величина сопротивления которого переменна (зависит от температуры измеряемой среды). Резистор R4 образует полудиагональ моста. Вторую диагональ моста через резистор R5 подключают к источнику питания постоянного тока напряжением 27 В± ±10%. Применение мостовой измерительной схемы существенно повышает чувствительность прибора.
Принципиальная схема электрического термометра сопротивления ТП-2
Рис.4.4
Измерительный механизм логометра состоит из двух подвижных рамок I, II, жестко закрепленных на оси под углом 32° друг к другу. Рамки вращаются в неравномерном магнитном поле, создаваемом постоянным магнитом (на схеме не показан), и перемещают вдоль шкалы указательную стрелку.
Вращающие моменты рамок I и II направлены навстречу друг другу. При изменении температуры и, следовательно, величины Рис. 15. Принципиальная схема электрического термометра сопротивления ТП-2 Rq изменяются токи в рамках логометра и их моменты. Под действием большего момента рамки начнут поворачиваться по или против часовой стрелки. Поскольку магнитное поле неравномерное, вращающие моменты рамок при их перемещении будут изменяться, причем разность их по мере увеличения угла поворота (по отношению к исходному положению) будет уменьшаться. При некотором угле поворота движущий и противодействующий моменты рамок станут равны, перемещение рамок прекратится, а стрелка прибора укажет новое значение измеряемой температуры.
Из описания видно, что основная особенность логометра состоит в том, что движущий и противодействующий моменты создаются в нем одним и тем же способом (с помощью рамок), в то время как в других измерительных механизмах (амперметрах, вольтметрах и др.) противодействующий момент создают механическим путем с помощью пружины или растяжки. Применение в схеме прибора логометра позволило устранить вредное влияние на точность работы колебаний питающего напряжения. Токи в рамках логометра при этом изменяются, но соотношение их и, следовательно, показание прибора практически остаются неизменными.
При выключенном питании и отсутствии тока рамки логометра занимают произвольное положение, что может ввести в заблуждение машиниста, наблюдающего за прибором. Чтобы этого не происходило, в указателе имеются три пружинки, обеспечивающие возврат рамок в исходное (нулевое) положение при выключенном питании и подвод тока к ним при включенном питании. Эти пружинки называют «безмоментными», так как создаваемый ими момент вращения значительно меньше моментов вращения рамок I, II. Благодаря этому он не оказывает заметного влияния на показания прибора. Сопротивление медного провода рамок логометра при изменении окружающей температуры также изменяется, что вносит существенную погрешность в показания прибора.
Для температурной компенсации последовательно с рамками логометра включены терморезисторы Rt. Температурный коэффициент медного провода рамок положителен, т. е. при увеличении температуры сопротивление рамки увеличивается, а терморезисторов Rt -- отрицательный, т. е. при увеличении температуры величина сопротивления Rt уменьшается. В результате суммарная величина сопротивления рамки и терморезистора остается приблизительно постоянной. Для более точной температурной компенсации устанавливают манганиновые резисторы RR. Резисторы Rl, R2, R3, R4 и #5 изготовляют также из манганина -- материала, электрическое сопротивление которого мало меняется при изменении температуры. Поэтому для этих резисторов не нужно вводить температурную компенсацию.
Указатель и приемник термометра можно соединить двумя проводами (двухпроводная система), если минусовый провод источника питания подключить к точке б схемы (см. рис.4.4), или тремя проводами (трехпроводная система), если минусовый провод подключить к точке а. Трехпроводная система предпочтительна, так как при этом сопротивление провода 1, входящего в плечо моста с терморезистором Rq, компенсируется сопротивлением провода 2, входящего в плечо моста с резистором R3. Общее сопротивление соединительных проводов при двухпроводной системе не должно превышать 0,16 Ом, при трехпроводной -- 1,2 Ома.
В (табл. 4.3) приведены величины сопротивления приемника Rq при нормальных условиях работы термометра и различных значениях измеряемой температуры. Нормальными условиями работы считают: температуру окружающего воздуха + 20±5°С, атмосферное давление 730-790 мм рт. ст., относительную влажность 30-80%, вибрацию 0,1--0,3 g (легкое постукивание, зуммеризация). Табл. 4 составлена с учетом сопротивления проводов, соединяющих указатель с приемником, равного 0,16 Ом. При определении погрешности указателя вместо приемника к нему подключают магазин сопротивлений, на котором устанавливают величины сопротивлений по (табл. 4.3). Температуру, указанную в (табл. 4.3), сравнивают с фактическими показаниями прибора. Напряжение питания термометра при поверке должно быть 27 В.
Теплочувствительный элемент 12 приемника (рис.4.5) состоит из одного или двух последовательно соединенных полупроводниковых терморезисторов, расположенных внутри металлического колпачка 8.
Приемник ПП-2
Рис.4.5
датчик манометр термометр электрический
Таблица 4.3
Температура, °С |
Сопротивление при данной температуре, Ом |
Температура, °С |
Сопротивление при данной температуре, Ом |
|
0 |
129,21 |
60 |
83,18 |
|
10 |
124,86 |
65 |
78,42 |
|
15 |
122,11 |
70 |
'73,85 |
|
20 |
118,96 |
75 |
69,50 |
|
25 |
115,31 |
80 |
65,42 |
|
30 |
111,42 |
85 |
61,63 |
|
35 |
107,19 |
90 |
58,15 |
|
40 |
102,64 |
95 |
54,96 |
|
45 |
97,88 |
100 |
52,07 |
|
.50 |
92,99 |
110 |
47,08 |
|
55 |
88,07 |
120 |
43,06 |
Электрические выводы терморезисторов разделены изоляционной прокладкой 10 и прикреплены к ней двумя бандажами из ниток 9. Свободное пространство внутри колпачка 8 заполняют компаундом. Концы выводов 11 припаяны к контактам контактной колодки 5, изготовленной из прессматериала. С противоположной стороны в колодку 5 армированы контактные штыри 2, служащие для соединения приемника со штепсельным разъемом 1.
Полупроводниковые терморезисторы имеют значительные допуски на отклонение, характеристик. Поэтому для получения требуемой характеристики приемника (см. табл. 4.3) приходится применять дополнительные шунтирующие, добавочные и подгоночные резисторы. Изготавливают их из манганинового провода, который наматывают на наружную поверхность колодки 5 и соединяют с выводами терморезисторов 12. На (рис.4.4) все резисторы приемника показаны в виде одного терморезистора Rq. Колодка 5 расположена во внутренней полости штуцера 6, имеющего резьбу М16Х1.5 для крепления приемника в месте измерения температуры и резьбу М20Х1 Для навинчивания штепсельного разъема 1.
Для герметизации внутренней полости в месте выхода штырей 2 установлена прокладка 4, а пространство над ней заполнено компаундом 3. Колпачок 8 запрессован в штуцер 6 на герметике. Кроме того, установлена свинцовая прокладка 7 и края штуцера завальцованы.
Конструкция приемника неразъемная. Допускается работа при вибрации 2^ в диапазоне частот от 15 до 80 Гц и 5g в диапазоне частот от 80 до 300 Гц. Температура измеряемой среды -- от 0 до 120°С.
На основании 3 указателя (рис.4.6,а) установлены магнитоэлектрический логометр 4, резисторы мостовой измерительной схемы R1, ..., R5, Rt, Rn,' расположение которых в указателе представлено на (рис.4.6,б), и штуцер 5 с тремя контактными штырями для подключения штепсельного разъема. Резьба на штуцере М20Х1.
Подобные документы
Краткая характеристика датчиков контрольных сигналов и аварийных режимов. Датчики сигнализаторов аварийного давления масла в автомобиле. Контактные, контактно-транзисторные, бесконтактные (электронные), микропроцессорные системы искрового зажигания.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 11.02.2013Ключевая система беспилотного автомобиля робота и ITS - интегрированной системы, которая является бортовым компьютером. Датчики бортового компьютера. Интегрированная навигационная система и задачи которые она решает. Система глобального позиционирования.
реферат [235,5 K], добавлен 20.05.2009Работа датчика давления топлива. Отклонение давления топлива от заданной величины. Срабатывание регулирующего клапана в топливной рампе. Датчик давления в шинах. Основной элемент системы прямого контроля давления. Основные виды датчиков давления масла.
презентация [943,9 K], добавлен 29.11.2016Устройство и принцип работы термометрических приборов на хладотранспортных средствах, методы их проверки и настройки. Виды термометров, применяемых на хладотранспорте. Схемы измерения температуры. Размещение датчиков температуры в подвижном составе.
лабораторная работа [712,0 K], добавлен 10.05.2011Линии пути, используемые в навигации. Системы отсчета высоты полета, учет ошибок барометрического высотомера, расчет высоты полета. Способы измерения высоты полета. Способы измерения курса. Зависимость между курсами. Навигационный треугольник скоростей.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 13.02.2014Общие сведения об электрических цепях электровоза. Расчет показателей надежности цепей управления. Принципы микропроцессорной бортовой системы диагностирования оборудования. Определение эффективности применение систем диагностики при ремонте электровоза.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 14.02.2013Расчет параметров элементов схемы измерения крена автомобиля. Основные принципы работы датчиков положения, измерителей крена и акселерометров. Анализ и моделирование принципиальных схем с помощью программы схемотехнического моделирования Micro-CAP 9.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 08.06.2012Назначение и условия работы форсунки Д50 топливной системы тепловоза. Основные ее неисправности, причины их возникновения и способы предупреждения; осмотр и контроль технического состояния. Технология ремонта деталей и необходимое для этого оборудование.
курсовая работа [501,2 K], добавлен 14.01.2011Касательная полезная мощность. Расчёт и построение тяговой характеристики тепловоза. Определение передаточного числа зубчатой передачи. Выбор и обоснование основных элементов экипажной части. Определение критической скорости движения тепловоза.
курсовая работа [830,1 K], добавлен 04.01.2014Скоростная, магнитная и тормозная характеристики электрической передачи мощности тепловоза. Разработка схемы регулирования мощности генератора. Расчёт и построение тяговой характеристики тепловоза по рабочих характеристикам тягового электродвигателя.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 06.01.2017