Гергенов С.М. (Составитель) Испытания автомобильных двигателей. Часть 1. Характеристики автомобильных двигателей. Стендовые испытания дизелей

Подождите немного. Документ загружается.

нические потери - N

, изменяется незначительно, а ее отно-

сительная величина – (N

), по мере увеличения N

снижа-

ется.

Рассматривая изменения удельного эффективного рас-

хода топлива из графиков, можно увидеть, что резкое

уменьшение g

при переходе от холостого хода к малым на-

грузкам обусловлено вначале одновременным увеличением

механического и индикаторного к.п.д. Дальнейшее увеличе-

ние нагрузки приводит к уменьшению η

, но более резкое

возрастание механического к.п.д. продолжает обеспечивать

плавное снижение удельного расхода топлива. Очевидно,

что значение g

е min

(точка 1 на рис. 6) будет получено при

нагрузке, когда произведение η

·η

станет максимальным.

Величина α при этом находится в пределах 1,6…1,8. При

увеличении нагрузки от точки 1 удельный расход топлива

на участке 1-2 плавно возрастает, вследствие более значи-

тельного снижения η

из-за уменьшения α и, следовательно,

ухудшений условий смесеобразования и сгорания. Это при-

водит к возрастающей неполноте сгорания топлива, к уве-

личению его догорания на линии расширения и росту дым-

ности отработавших газах. Точка 2 характеристики называ-

ется предельной по началу дымления и соответствует дос-

тижению минимально допустимого значения коэффициента

избытка воздуха α=1,2…1,5, при котором дымление нахо-

дится в допустимых пределах (отработавшие газы имеют

прозрачную окраску).

Дальнейшая форсировка дизеля от точки 2 (участок 2-3

рис. 6, а) путем увеличения подачи топлива, хотя и приво-

дит к некоторому увеличению мощности, но сопровождает-

ся резким ухудшением экономичности, перегревом двигате-

ля, появлением черного дыма в отработавших газах, что яв-

ляется следствием резкого ухудшения процесса сгорания

при уменьшении α ниже допустимого минимального преде-

ла α

min

. Точка 3 соответствует достижению максимальной

мощности на данном скоростном режиме, т.е. условию, ко-

гда фактор (η

/α) имеет максимальное значение и величина

α близка к единице. Длительная эксплуатация дизеля на

этом режиме, вследствие отмеченных ранее причин, невоз-

можна без снижения долговечности и надежности работы.

Поэтому предельно допустимая нагрузка (N

е пред

) ограничи-

вается точкой начала дымления (точка 2), которая ориенти-

ровочно может быть определена по нагрузочной характери-

стике касанием луча, проведенного из начала координат к

кривой g

. В точке 2 отношение g

или g

/Р

достигает

минимума. Отметим, что получить участки 2-3 характери-

стики на серийных двигателях невозможно из-за наличия

упора рейки.

Нагрузочные характеристики, снятые для ряда частот

вращения вала, позволяют судить о закономерности измене-

ния часового расхода топлива по мере увеличения нагрузки,

выявляют минимальные удельные расходы топлива, момент

включения экономайзера в карбюраторных двигателях и ве-

личину максимальной мощности на этих скоростных режи-

мах. Кроме того, представляется возможным определять на-

чало видимого дымления дизелей (точка а на рис. 5, б),

строить регулировочные характеристики по давлениям

впуска и выпуска (ГОСТ 18509-73).

Наглядность графического изображения характерных

параметров двигателя несколько утрачивается, когда прихо-

дится иметь дело с большой серией характеристик. Поэтому

с целью устранения этого недостатка целесообразно строить

многопараметровые характеристики (рис. 7).

Многопараметровые или универсальные характери-

стики в общем случае строят в координатах х и у по резуль-

татам обработки серии исходных характеристик, выявляю-

щих зависимость обследуемого параметра z от переменного

х при различных постоянных значениях у. Поскольку каж-

дая точка многопараметровой характеристики соответствует

лишь одной паре значений х и у, ей можно приписывать оп-

ределенное значение z, взятое из вспомогательных характе-

ристик. Многопараметровая характеристика, получающаяся

соединением точек, имеющих одинаковые значения z, на-

глядно показывает характер изменения и величину z при

любых возможных значениях х и у. На рис. 7 многопара-

метровая характеристика обобщает серию нагрузочных ха-

рактеристик, снятых на нескольких скоростных режимах

двигателя. Линии удельного расхода топлива g

, нанесенные

на характеристики, дают полное представление об эконо-

мичности двигателя во всем диапазоне его возможных ско-

ростей и нагрузок и выявляют зону режимов наибольшей

экономичности. На многопараметровую характеристику на-

носят также линии постоянных значений дополнительных

показателей. Такими в рассматриваемом случае являются

графики мощности и начала видного дымления (последний

показан штриховой линией и определяет предельно допус-

тимые значения р

Рис. 7. Многопа

амет

овая ха

акте

истика дизеля

Регуляторные характеристики снимают при скорост-

ном режиме, соответствующем М

кр.max

, и постоянном поло-

жении органа управления регулятором путем постепенного

увеличения нагрузки от холостого хода до полной (рис. 8).

Если регулятор установлен на частичную подачу топлива,

то получается частичные регуляторные характеристики.

Регуляторная характеристика выявляет зависимость час-

тоты вращения вала двигателя от развиваемой им мощности

при неизменном положении рычага управления регулято-

ром. На характеристику наносят также графики часового G

и удельного g

расходов топлива. По данным этой характе-

ристики определяют степень неравномерности регулятора:

сррmax х.х.

)/nn(nд

−

(7)

где n

- частота вращения двигателя, соответствующая нача-

лу действия регулятора; n

x.x. max

- максимальная частота

вращения холостого хода двигателя, допускаемая регулято-

ром;

ср

– средняя частота вращения вала двигателя:

)/2n(nn

х.х.maxрср

(8)

Рис. 8. Регуляторная характеристика дизеля

3. ИСПЫТАТЕЛЬНЫЕ СТЕНДЫ

3.1. Общие сведения

Испытания автомобильных двигателей в лабораторных

условиях проводят на специальных стендах испытательной

станции. Такие станции имеются на всех крупных автомо-

биле и двигателестроительных заводах, и автополигонах.

Для проведения всех видов испытаний испытательный

стенд должен быть оснащен тормозным устройством с ди-

намометром, топливной, воздухопитающей, газовыводящи-

мися системами, смазочной системой, системами охлажде-

ния и пуска, противопожарным оборудованием и т.п.

В зависимости от программы испытаний стенд обору-

дуют специальными устройствами и приборами, позволяю-

щими имитировать различные условия работы двигателя и

измерять параметры рабочего тела и показатели двигателя.

Воздухопитающая система стенда может быть оборудо-

вана устройствами и приборами для определения расхода

воздуха, подогрева или охлаждения поступающего в двига-

тель воздуха, его влажности и запыленности.

Топливная система стенда оснащается устройствами для

определения расхода топлива, а системы охлаждения и

смазки – устройствами для определения теплоотвода в ох-

лаждающую жидкость и масло.

Для определения индикаторных показателей стенд мо-

жет быть оснащен устройством для снятия индикаторной

диаграммы – индикатором.

3.2. Тормозные устройства стендов

Тормозные устройства нужны для того, чтобы нагру-

жать двигатель при стендовых испытаниях путем поглоще-

ния его механической энергии специальным устройством –

тормозом и измерять с помощью динамометра развиваемый

двигателем крутящий момент..

В настоящее время широкое применение получили тор-

мозные устройства с гидравлическими и электрическими

тормозами.

Основными узлами гидротормоза (рис. 9) являются ста-

тор, установленный на подшипниках в опорах станины, и

ротор, вращающийся в подшипниках, соединенный муфтой

с валом двигателя. Через гидротормоз протекает вода. При

вращении ротора вследствие гидродинамического сопро-

тивления воды создается тормозной момент, равный момен-

ту, развиваемому двигателем. Энергия, полученная при

Рис. 9. Лопастной гидравлический тормоз

1 и 2 – вентили; 3 – лопатки ротора; 4 – лопатки диска статора; 5

–

ротор; 6 – диск статора; 7 – вал ротора; 8 – подшипник ротора;

9 – подшипник статора; 10 – соединительная муфта; 11 – опор

статора; 12 – станина; 13 – заслонки-шиберы; 14 – статор.

вращении ротора, передается статору , на котором также

создается момент, равный моменту двигателя. От провора-

чивання статор удерживается динамометром, с которым он

соединен с помощью рычага.

Изменение тормозного момента осуществляется за счет

изменения активной площади взаимодействия ротора с во-

дой. В зависимости от степени заполнения водой использу-

ются гидротормоза полного или частичного заполнения. В

тормозах полного заполнения площадь ротора изменяется

перемещением заслонок-шиберов, установленных между

ротором и статором, а в тормозах частичного заполнения -

изменением количества подаваемой в гидротормоз воды.

Ротор и статор гидротормозов по конструктивному испол-

нению могут быть различными.

В лопастных гидротормозах (рис. 9) в роторе и в дис-

ках статора выполнены карманы овального сечения, между

которыми образуются лопатки. Эти тормоза работают при

полном заполнении водой. Из-

менение тормозного момента

осуществляется перемещением

заслонок-шиберов.

В дисковых гидротормо-

зах (рис. 10) ротор выпол-

няется в виде диска с отвер-

стиями, а к статору крепятся

диски, имеющие сотовидные

рабочие поверхности.

В штифтовых тормозах

на ободе закреплены в два или

несколько рядов стальные

штифты, которые обычно кре-

пятся и к статору. Штифты ус-

танавливают с небольшим за-

зором между штифтами рото-

ра.

Рис. 10. Дисковый

гидравлический тормоз

1 – диск статора; 2 – ротор; 3

–

вал ротора; 4 – сливной

патрубок; 5 – сливная трубка;

6 – червячное колесо.

Дисковые и штифтовые гидротормоза работают при

частичном заполнении гидротормоза водой. В них вода под

действием центробежной силы отбрасывается к периферии,

образуя вращающееся водяное кольцо. Тормозной момент

зависит от толщины этого водяного кольца.

По энергоемкости дисковые и штифтовые тормоза ус-

тупают лопастным. Недостатком гидротормозов частичного

заполнения водой является также нестабильность тормозно-

го момента при изменении давления воды. Поэтому питание

гидротормозов водой осуществляется обычно из бака, под-

нятого на высоту 3…4 м. Во избежание кавитации, повы-

шенной коррозии и образования накипи температура воды

на выходе из гидротормоза не должна превышать 333…338

К.

Электрические тормоза представляют собой электри-

ческие машины постоянного или переменного тока, легко

преобразующие механическую энергию испытываемого

двигателя в электрическую и, при необходимости, наоборот.

По причине своей обратимости они получили наибольшее

распространение по сравнению с другими типами тормоз-

ных устройств.

Электрические тормоза постоянного тока, более слож-

ные по конструкции, получили специализированное приме-

нение, главным образом, при испытаниях и доводке новых и

серийных двигателей на заводах, автополигонах и т.д. В

технической эксплуатации двигателей широкое распростра-

нение получили электрические тормоза переменного тока,

известные как обкаточно-тормозные стенды. Они более

просты по конструкции, дешевле, но вместе с тем имеют ог-

раниченные технические возможности для проведения пол-

номасштабных испытаний двигателей. Рассмотрим их уст-

ройство и принцип работы на примере стенда КИ-5274

ГОСНИТИ более подробнее.

Электрический тормоз такого стенда (рис. 11) пред-

ставляет собой асинхронную электрическую машину пере-

менного тока с фазным ротором. Статор 2 электрической

машины балансирно установлен на подшипниках качения 9

опор 1 фундаментной рамы. Вал ротора (якоря) соединен с

помощью муфты 5 с коленчатым валом испытываемого дви-

гателя. Двигатель установлен на резиновых подушках опор

7 фундаментной рамы. Корпус статора с помощью рычага

11 соединен с динамометрическим устройством маятнико-

вого типа.

Схема подключения электрической машины к силовой

сети 380 В показана на рис. 12. Обмотки возбуждения ста-

тора 3 и якоря 4 (рис. 11) подключаются к сети через кон-

тактор 6 с нормально-разомкнутыми контактами. Для регу-

лирования силы тока в обмотке возбуждения якоря его цепь

через щеточно-коллекторный узел последовательно соеди-

нена с нагрузочным реостатом 8 жидкостного типа. Под-

ключение силового напряжения осуществляется включени-

ем рубильника 5 силового шкафа и нажатием кнопки 1

«пуск» (рис. 12) на пульте стенда. При этом происходит

Рис. 11. Электрический тормоз

1 – опоры статора; 2 – статор; 3

–

обмотка возбуждения статора; 4 -

обмотка возбуждения ротора; 5

–

соединительная муфта; 6 – двига-

тель; 7 – опоры двигателя; 8

–

датчик частоты вращения; 9

–

подшипники; 10 – зубчатое коле-

со; 11- рычаг динамометра.

подключение катушки 7

контактора к однофазно-

му напряжению 220 В и

перемещение сердечника

катушки с контактами 6.

При замыкании контак-

тов силовое напряжение

подводится к обмотке

возбуждения статора и к

реостату. Удержание

контактов в замкнутом

состоянии при отпущен-

ной пусковой кнопке

обеспечивается катушкой

7, цепь питания которой

замкнута контактом 3.

Для выключения силово-

го напряжения необхо-

димо разомкнуть цепь

катушки 7 с помощью

кнопки 2 «стоп».

Нагрузочный реостат 8 представляет собой квадратный

металлический бак, заполненный электролитом (водный

раствор кальцинированной соды), в котором находятся три

пары изолированных друг от друга металлических пластин-

ножей большой площади. Число пар соответствует числу

фаз силового напряжения. Ножи, закрепленные на валу, мо-

гут по дуге опускаться в электролит или подниматься. При-

вод вала осуществляется от реверсивного электродвигателя

или вручную маховичком. В каждой паре ножей один явля-

ется токоподводящим, а другой – токоотводящим. Провод-

ником тока между ножами служит электролит. Реостат по-

зволяет регулировать силу тока путем изменения площади

погружения ножей в электролит. Чем больше площадь, тем

больше сила тока. При полностью поднятых ножах реостат

Рис. 12. Схема управления

электрическим тормозом

1 – кнопка «пуск»; 2 – кнопка «стоп»; 3

–

контакты контактора; 4 – лампа

«сеть»; 5 – рубильник; 6 – контактор; 7 -

катушка контактора; 8 – реостат; 9

–

асинхронная электрическая машина с

фазным ротором; 10 – ножи реостата.

размыкает силовую цепь якоря.

При замыкании реостатом цепи якоря в обмотках воз-

буждения якоря и статора возникают электромагнитные по-

ля, взаимодействующие между собой. В результате взаимо-

действия на якоре возникает крутящий момент, а на статоре

– противоположно направленный реактивный момент. Та-

кой режим работы электрической машины является

тяго-

вым. С увеличением силы тока возбуждения частота враще-

ния вала электрической машины возрастает до достижения

максимального значения, равного синхронной частоте вра-

щения электромагнитных полей статора и ротора, которая

составляет 1600 об/мин. При превышении этой частоты, на-

пример, при работе двигателя в диапазоне частот вращения

от 1600 об/мин и более, электрическая машина переходит в

тормозной режим работы (режим генератора). В этом слу-

чае электромагнитное поле якоря противодействует враще-

нию якоря, а следовательно, и вращению вала испытывае-

мого двигателя. На статоре при этом возникает реактивный

момент, равный крутящему моменту двигателя. Изменение

тормозного момента осуществляется путем изменения силы

тока в обмотке возбуждения якоря.

Электрическая энергия, вырабатываемая электрическим

тормозом, при работе в тормозном режиме, поглощается на-

грузочным реостатом или передается в общую электриче-

скую сеть, что позволяет утилизировать механическую

энергию испытываемого двигателя.

Выбор типа тормозного устройства и его мощности

осуществляется путем сравнения внешней скоростной ха-

рактеристики двигателя и характеристик тормозов (рис. 13).

Область возможных режимов работы тормоза ограничива-

ется внешней характеристикой – контуром

ОАВСDO для

гидротормоза и

ОА

′

О для электротормоза.

Участок

ОА соответствует работе гидротормоза при

максимально разведенных заслонках или при полном за-

полнении водой. На этом участке тормозная мощность из-

меняется по кубической зависимости от частоты вращения:

= а⋅n

(9)

где а – коэффициент пропор-

циональности.

В точке

А тормозной мо-

мент достигает максимально-

го значения. Дальнейшее

увеличение поглощаемой

мощности возможно только

при постоянном максималь-

ном моменте, который под-

держивается путем прикры-

тия заслонок или уменьшения

расхода воды.

В точке

В поглощаемая

мощность ограничивается

допустимой температурой воды. Дальнейшее повышение

частоты вращения возможно при сохранении мощности

двигателя постоянной, а следовательно, уменьшении кру-

тящего момента пропорционально росту частоты вращения.

Это достигается сближением заслонок или уменьшением

расхода воды.

В точке

С частота вращения ограничена прочностью

ротора. На участке

СD крутящий момент и мощность

уменьшаются пропорционально. Линия

OD соответствует

изменению тормозной мощности, затрачиваемой на трение в

подшипниках и ротора о воздух при отсутствии воды в

гидротормозе.

В электротормозе при максимально допустимой силе

тока в обмотке возбуждения тормозная мощность в зависи-

мости от частоты вращения изменяется по линии

ОА

′

, кото-

рая описывается уравнением квадратичной параболы:

= в⋅n

(10)

Рис. 13. Характеристики

тормозов и двигателя

1 – характеристика гидравличе-

ского тормоза; 2 - характери-

стика электрического тормоза;

3 - характеристика двигателя.

В точке А

′

тормозная мощность ограничивается допус-

тимой температурой нагрева обмоток якоря. Для дальней-

шего повышения частоты по линии

′

необходимо сни-

жать крутящий момент путем увеличения сопротивления в

цепи якоря или уменьшения силы тока возбуждения. Огра-

ничение частоты вращения в точке

′

обусловлено

механической прочностью обмотки якоря.

Линия

′

соответствует тормозной мощности, погло-

щаемой электротормозом, при отсутствии тока возбужде-

ния.

Тормоз считается пригодным для испытания данного

двигателя, если внешняя характеристика двигателя (рис. 12)

полностью вписывается в поле, ограниченное внешней ха-

рактеристикой тормоза. В этом случае тормоз обеспечивает

испытание ДВС на всех возможных режимах его работы.

3.3. Система охлаждения стенда

Система охлажде-

ния

ДВС при стендо-

вых испытаниях в соот-

ветствии с требования-

ми ГОСТ 14846-81 не

должна иметь элемен-

ты повышенного гид-

равлического и аэроди-

намического сопротив-

ления, такие как радиа-

тор и вентилятор. В

связи с этим быстрый

прогрев двигателя,

поддержание его теп-

лового режима и охла-

ждение осуществляется

по схеме, представлен-

ная на рис. 14. Вода из

водопроводной сети, при открытии вентиля 6, поступает в

подающий трубопровод 5, из которого через вертикально

расположенные в нем отверстия выливается в градирню 2.

Градирня устанавливается рядом с двигателем на опоре 7 с

таким расчетом, чтобы уровень воды в ней всегда был выше

рубашки охлаждения двигателя. Далее, вода через выход 4

под гидростатическим напором подается в двигатель и по-

сле его охлаждения под напором водяного насоса двигателя

возвращается в градирню 2 через вход 3. В градирне нагре-

тая вода смешивается с более холодной и охлаждается. Та-

ким образом, осуществляется непрерывная циркуляция во-

ды по замкнутому кругу с охлаждением в градирне. Регули-

рование теплового режима обеспечивается количеством во-

ды с помощью вентиля 6. При превышении уровня воды в

градирне выше сливного трубопровода 1 лишняя вода сли-

вается в канализационную сеть, что позволяет интенсифи-

цировать охлаждение двигателя за счет постоянного прито-

Рис. 14. Система охлаждения стенда.

1 – сливной трубопровод; 2 - градирня;

3 – подвод воды от двигателя; 4 – отвод

воды к двигателю; 5 – подающий тру-

бопровод; 6 - вентиль; 7 - опора.

ка холодной водопроводной воды, например на режиме

полной нагрузки.

Для автоматического поддержания заданного теплового

режима двигателя, вместо вентиля 6 могут применяться

термостаты, регулирующие количество воды в зависимости

от ее температуры.

3.4. Измерительные системы стендов

Динамометрические устройства (динамометры) слу-

жат для измерения крутящего и тормозного моментов, раз-

виваемых двигателем. В зависимости от способа измерения

нашли применения следующие типы динамометров: меха-

нические, гидравлические и электрические.

Одним из наиболее совершенных и наиболее приме-

няемых является механический квадрантный динамометр

(рис. 15). Он имеет два маятника, укрепленных на кулаках-

квадрантах, которые подвешены на тонких стальных лентах.

Измеряемое усилие F через балансир передается кулакам,

конструктивно объединенным с квадрантами. При отсутст-

вии силы F маятники занимают положение, показанное

штриховой линией,

их центры тяжести

лежат на одной вер-

тикали с точкой креп-

ления ленты. Под

влиянием силы F, ко-

торая передается от

рычага статора тор-

моза, маятники со-

вершают сложное

движение, перекаты-

ваясь по стальным

лентам квадрантами,

отклоняясь от поло-

Рис. 15. Схема квадрантного динамометра.

1 – маятник; 2 – кулак-квадрант; 3, 7 – ленты;

4 – стрелка; 5 – кулак; 6 –зубчатая рейка; 8

–

груз; 9 – балансир; 10 – зубчатое колесо.

жения равновесия. Балансир, к которому приложена сила F,

сместится при этом вниз. При перемещении балансира свя-

занная с ним зубчатая рейка поворачивает стрелку, по по-

ложению которой производится отсчет показаний динамо-

метра. По измеренной с помощью динамометра силе F оп-

ределяется крутящий момент, развиваемый двигателем, Н⋅м:

= 9,81⋅F⋅l = 7030⋅F⋅l (11)

Где F – сила, измеренная динамометром;

l – эквивалентное

плечо тормоза, на котором действует сила F (обычно крат-

ное 716,2); k = 716,2/

l – постоянная тормоза, принимаемая

по данным паспорта [обычно кратная 10 (k = 100; 1000)].

Приборы для измерения частоты вращения делятся на

тахометры и тахоскопы. Тахометры фиксируют число обо-

ротов в минуту в данный момент времени, а тахоскопы –

счетчики, показывающие число оборотов за определенный

интервал времени. По способу использования тахометры и

тахоскопы могут быть приставными (ручными) и стацио-

нарными.

Тахометры по принципу действия бывают центробеж-

ные, электрические, электронные (импульсные), магнитные

(индукционные), стробоскопические и т.п. Наибольшее рас-

пространение получили электрические тахометры, обеспе-

чивающие дистанционное измерение частоты вращения.

Преобразователь тахометра и приемник соединены электри-

ческими проводами.

По показаниям динамометра и тахометра вычисляют

эффективную мощность двигателя (в кВт):

nFn

⋅

⋅=

⋅

⋅=⋅= 735,0

7030МР

ее

(12)

а также среднее эффективное давление (в МПа):

ллл

фF

05,22

knV

nF735,030

Nф30

⋅

⋅⋅

⋅⋅⋅

⋅

= (13)

Приборы для измерения давления могут быть жидкост-

ными, механическими и электрическими.

К жидкостным приборам относятся ртутный барометр,

предназначенный для измерения атмосферного давления, и

жидкостный манометр, называемый также пъезометром. В

простейшем исполнении пъезометр представляет собой U-

образную трубку, заполненную примерно до половины (до

нулевых меток шкалы) водой или другой жидкостью. Пъе-

зометры применяются для измерения избыточного давле-

ния, вакуума и разности давлений.

Из механических приборов широкое распространение

получили пружинные манометры, предназначенные для из-

мерения избыточного давления.

Электрические преобразователи, предназначенные для

регистрации давления в быстропротекающих процессах и в

электрических измерительных системах с автоматической

регистрацией результатов измерений, получают все большее

распространение.

В качестве контрольно-измерительных приборов при-

меняются и магнитоэлектрические манометры.

Приборы для измерения температуры по принципу

действия делятся на механические, электромеханические и

электрические.

Механические приборы – жидкостные (обычно ртут-

ные) и манометрические термометры – используют для из-

мерения низких температур (до 423 К).

Широкое распространение имеют термоэлектрические

термометры, называемые также пирометрами. Они основа-

ны на использовании термоэлектрического эффекта, возни-

кающего при нагревании места спая двух проводников из

неоднородных металлов или сплавов. Если два других конца

этих проводников замкнуть, то под действием термоЭДС

нагреваемого горячего спая в образовавшейся цепи возника-

ет электрический ток. Спаянную или сваренную пару разно-

родных проводников называют термопарой. Обычно для

измерения низких температур в диапазоне 470…870 К при-

меняют хромель-копелевые (ХК) термопары, а для измере-

ния высоких температур (до 1270 К) – хромель-алюмелевые

(ХА) термопары. Широкое распространение получили также

и другие типы термопар. Термопары, являясь преобразова-

телями температуры, работают совместно с регистрирую-

щим прибором, в качестве которого применяют магнито-

электрические милливольтметры и потенциометры. Обыч-

но для исключения влияния температуры противоположных

концов термопары эти концы соединяют пайкой и обра-

зующийся так называемый холодный спай погружают в

термостат с тающим льдом. При этом температура холодно-

го спая поддерживается постоянной, равной 273 К. Регист-

рирующий прибор в этом случае включается в разрыв одно-

го из проводников.

Если в качестве регистрирующего прибора применяют

потенциометр, имеющий компенсирующее устройство, вво-

дящее поправку на изменение температуры противополож-

ных концов термопары, то они подсоединяются

непосредственно к потенциометру.

Приборы и устройства для измерения расхода воздуха

разделяются на две группы:

- с косвенным измерением расхода воздуха;

- с прямым измерением расхода воздуха.

В первую группу измерительных средств входят дрос-

сельные устройства (диафрагмы, сопла, трубки Вентури, см.

рис. 16) и насадки (лемнискаты), основанные на измерении

параметров, характеризующих среднюю или мгновенную

скорость движения потока.

Расход воздуха оп-

ределяется по перепаду

статического давления

до (сечение 1-1) и после

(сечение 2-2) сужения

дроссельного устройст-

ва. Для измерения пе-

репада давления при-

меняют пьезометры и

дифференциальные ма-

нометры. Расход возду-

ха определяется из

уравнения неразрывно-

сти и уравнения Бер-

нулли:

сДрdм0,004G ⋅⋅⋅=

(14)

где µ - коэффициент

расхода отверстия (су-

жения) дроссельного

устройства; d – диаметр

отверстия; ∆р – перепад

давлений на дроссель-

ном устройстве; ρ

–

плотность газа (возду-

ха).

Во вторую группу

измерительных средств

входят объемные рас-

ходомеры и ротацион-

Рис. 16. Принципиальные схемы

дроссельных устройств

а – с диафрагмой и распределением дав-

ления при протекании потока газа через

диафрагму ; б – с соплом; в – трубка

Вентури.

ные счетчики, основанные на измерении объема воздуха,

проходящего через мерное устройство в единицу времени.

Например, принцип работы ротационных счетчиков заклю-

чается в измерении частоты вращения двух роторов, вра-

щающихся под действием давления движущегося воздуш-

ного потока.

По измеренному объему воздуха, прошедшего через

расходомер за время τ (с), определяется массовый

секундный расход воздуха, равный:

=V⋅ρ

/τ (15)

Приборы и устройства для определения расхода топ-

лива основаны на измерении времени расхода определенной

массы или объема топлива.

При массовом методе определения расхода топлива ис-

пользуются обычные циферблатные весы (рис. 17), на одной

из чаш которых устанавливают мерный бачок 2. Топливную

систему оснащают трехходовым краном 3, обеспечивающим

подачу топлива в двигатель из топливного бака, подачу топ-

лива из мерного бачка при измерении расхода и подачу топ-

лива из основного бака с одновременным наполнением мер-

ного бачка.

По данным измерения времени ∆τ (в с), вырабатывае-

мого количества топлива ∆m

(в кг), определяют часовой

расход топлива:

Дф

Дm

3,6G

⋅= (16)