Соловцов В.К., Контрольно-измерительные приборы

Подождите немного. Документ загружается.

до блеска. Эта операция выполняется на часовом токарном

станке.

Большинство стрелочных показывающих приборов имеют в

измерительном механизме спиральные противодействующие

пружины. К неисправностям пружин относятся: остаточная де-

формация после механической перегрузки, отжиг концов пру-

жины при пайке, перегрев всей пружины от перегрузки током,

скручивание или местный перегиб пружины.

Пружину с отожженными концами исправляют, отрезая по-

врежденные участки, если они не слишком велики. Изгибы и

скручивания также иногда можно исправить. Однако в боль-

шинстве случаев поврежденные спиральные пружины заменяют

новыми.

Подбирают пружины по геометрическому размеру и по ве-

личине противодействующего момента. Если паспортные данные

пружины отсутствуют, можно определить величину ее противо-

действующего момента с помощью специального приспособле-

ния—моментомера. Моментомер можно сделать из обычного

магнитоэлектрического прибора. Верхний конец оси подвижной

системы удлиняют и на нем устанавливают втулку для крепле-

ния испытуемой пружины. Подводя к прибору известный по

величине ток и зная угол отклонения подвижной части, легко

определить противодействующий момент испытуемой пружины.

Так, например, пусть прибор имеет собственный момент

50 мгсм и для отклонения его рамки на 90° требуется ток 100 ма.

После подсоединения испытуемой пружины ток отклонения стал

равным 300 ма. Момент М

испытуемой пружины определяется

из соотношения

Спиральные пружины изготовляют из упругой фосфористой

б'ронзы. Величина противодействующего момента, указанная в

паспорте пружины, относится к углу закручивания в 90°.

Пайку пружин в приборе выполняют небольшим по размеру

паяльником, чтобы избежать перегревания и отпуска ее концов.

Концы пружины предварительно зачищают и облуживают. Для

пайки применяется припой ПОС-40. Плоскость припаянной пру-

жины должна быть перпендикулярна оси вращения. Нельзя до-

пускать, чтобы витки спирали касались между собой, так как

это приводит к неустойчивым показаниям прибора.

В процессе ремонта стрелочных приборов обычно выполняют

уравновешивание подвижной части, которое сводится к пере-

движению уравновешивающих грузиков относительно оси вра-

щения. Следует расположить грузики так, чтобы при любом на-

клоне прибора стрелка не сходила с нулевой отметки шкалы.

211

Движение окружающего воздуха может раскачивать под-

вижную систему, создавая помехи для проверки уравновешен-

ности. Поэтому уравновешенность после каждого перемещения

грузиков следует проверить при установленном защитном кор-

пусе прибора.

Приборы, не имеющие противодействующих пружин (лого-

метры), обычно уравновешиваются во включенном состоянии.

Уравновешивающие грузики закрепляют на резьбе с помо-

щью расплавленного шеллака или краской. Остывая, шеллак

затвердевает и не дает грузикам изменить свое расположение от

вибрации в процессе работы прибора. Грузики по резьбе пере-

двигают с помощью специального ключа, нагретого в муфеле,

или небольшим электрическим паяльником.

При ремонте пружинных манометров нередко встречается

необходимость замены трубчатой пружины, в которой образова-

лась течь или значительная остаточная деформация. Для отде-

ления пружины от штуцера его разогревают паяльной лампой

или на газовой горелке до расплавления связывающей пайки.

Вынув пружину, очищают гнездо штуцера от лишнего припоя.

Новую подобранную к измерительному механизму пружину

перед пайкой зачищают, облуживают конец и засыпают внутрь

поваренную соль, которая предохраняет от затекания припоя

внутрь пружины. Пружину вставляют в гнездо штуцера, обкла-

дывают полоской припоя, посыпают толченой канифолью и про-

паивают массивным паяльником. Если пружина и гнездо хорошо

облужены, то припой сразу растекается в месте пайки от при-

косновения паяльника. После пайки пружину промывают водой

для удаления соли.

Как бы тщательно ни проводился ремонт измерительного ме-

ханизма, но если он подвергался полной разборке и сборке, то

показания прибора после ремонта не будут точно соответство-

вать прежней шкале. Поэтому в большинстве случаев после ка-

питального ремонта приходится наносить новую шкалу. Под-

шкальники, на которых располагаются шкалы, изготовляют из

немагнитных материалов: алюминия, латуни, цинка. Реже при-

меняют стальные подшкальники. Ремонт подшкальника состоит

в очистке от следов коррозии и выправке его формы. На под-

шкальник наклеивают бумагу или наносят слой краски. Бумага

для шкал должна быть высокого качества, например меловая

глянцевая плотная бумага, на которую хорошо ложится тушь

и другие краски. Бумагу приклеивают к подшкальнику казеино-

вым клеем. Для лучшего склеивания шкалу помещают на 2—3 ч

под пресс. После этого лишние края бумаги очищают напиль-

ником и на спиртовке опаливают ворсинки бумаги, о которые

может задевать стрелка при работе прибора.

Большинство типов приборов имеет основания шкал и цифер-

блаты, окрашенные белой масляной эмалью № 2013 или нитро-

212

эмалью ДМ. Для повышения белизны и стойкости цвета в кра-

ску добавляют окись цинка. Перед окраской подшкальник тща-

тельно зачищают, обезжиривают и грунтуют, чтобы получить

гладкую, чистую поверхность.

Построение шкал с нанесением на нее цифр и знаков можно

выполнять обычным чертежным инструментом. Однако работа

таким инструментом очень трудоемка и мало производительна

даже для высококвалифицированного чертежника-шкалиста.

Для ускорения процесса вычерчивания шкал и повышения каче-

ства применяют различные приспособления: трафареты, пуансо-

ны с цифрами и знаками, делительные машины, стеклянные ка-

пиллярные трубки и др.

Перед отклеиванием или смыванием предыдущей шкалы ре-

комендуется снять с нее копию на кальку, чтобы сохранить рас-

положение основных отметок и знаков на шкале. Это ускоряет

процесс градуировки, нанесения новой шкалы и облегчает регу-

лировку измерительного механизма при использовании прежних

лределов шкалы.

§ 40. РЕМОНТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ ПРИБОРОВ

К электрическим деталям приборов относятся рамки, ка-

тушки, шунты, добавочные сопротивления, реохорды, трансфор-

маторы, конденсаторы, электродвигатели, электронные лампы.

Конденсаторы и электронные лампы ремонту не подлежат и

в случае неисправности заменяются новыми.

Ремонт других электрических деталей сводится, как прави-

ло, к замене неисправных обмоток.

Обмотки рамок заменяют, если в них имеются межвитковые

замыкания, обрывы, обугливание изоляции от перегрузки током,

нарушения формы рамки, а также если прибор необходимо пере-

делать на другие пределы измерения. Рамки бывают каркасные

и бескаркасные. Бескаркасные рамки применяют в тех приборах,

где необходимо максимально уменьшить вес подвижной систе-

мы, и там, где по системе прибора нельзя иметь металлический

каркас, представляющий собой короткозамкнутый виток.

Перед перемоткой рамку освобождают от подосников и заме-

ряют микрометром диаметр намотанной на ней проволоки как

вместе с изоляцией, так и без изоляции. При разматывании рам-

ки следует сосчитать количество витков ее обмотки, если эти

данные неизвестны.

Очищенный от провода каркас с помощью оправки устанав-

ливают в приспособление для намотки. Простейшим приспособ-

лением служит ось с рукояткой, посаженная в подшипник на

кронштейне. С осью соединен счетчик оборотов. Витки при на-

мотке укладывают плотно один к другому. Каждый слой про-

клеивают бакелитовым или целлулоидным лаком. Внутренний

213

и наружный концы провода закрепляют на верхнем слое обмот-

ки. Намотанную рамку просушивают в термостате в течение

1,5—2 ч при температуре до 80°С.

В отличие от рамок, наматываемых на каркас, бескаркасные

рамки наматывают с помощью специального разъемного шаб-

лона (рис. 164).

В шаблон входит прямоугольная

пластина, длина, ширина и толщина

которой равны соответствующим

размерам внутренних сторон рамки.

Пластина разрезана на две части с

зазором между ними, чтобы обе ее

части можно было легко вынуть из

намотанной рамки. Пластину за-

крепляют на штифтах между двумя

щечками, обклеивают станиолевой

лентой и устанавливают на намо-

точный станок.

После окончания намотки рамку просушивают и шаблон раз-

бирают. Сначала снимают щечки, а затем вынимают обе части

пластины из окна рамки. Большие шаблоны для бескаркасной

намотки крупных рамок катушек и обмоток делают с пропилами

в щечках, через которые предварительно прокладывают поперек

шаблона отрезки ниток или тонкой ленты для скрепления вит-

ков после намотки.

Добавочные сопротивления к приборам наматывают на круг-

лых и плоских каркасах из изоляционного материала: карболи-

та, текстолита, гетинакса, фарфора. Обмотки бывают однослой-

ные и многослойные. По направлению витков (рис. 165) разли-

чают: унифилярную намотку водном направлении и бифилярную

в двух направлениях.

Рис. 165. Виды намоток:

а — унифилярная, б — бифилярная

Рис. 166. Укладка витков при на-

мотке:

а — рядовая, б — шахматная

214

Рис. 164. Шаблон для намотки

бескаркасных рамок

Рис. 167. Полуавтоматический на-

моточный станок

Многослойную намотку (рис. 166) выполняют с рядовой,

шахматной и свободной укладкой витков. При рядовой намотке

(рис. 166, а) витки каждого последующего ряда располагают

над витками предыдущего ряда так, чтобы они плотно прилега-

ли один к другому. Шахматная намотка (рис. 166, б) отличает-

ся от рядовой тем, что витки последующего ряда смещены на

половину диаметра провода. Та-

кая намотка позволяет уложить

максимальное количество витков

в заданном объеме. Свободная

намотка выполняется без соблю-

дения требований на максималь-

ную плотность укладки витков.

Бифилярную намотку катушек

и добавочных сопротивлений де-

лают в том случае, когда необхо-

димо свести к минимуму индук-

тивность катушек. Для этого про-

вод изгибают в форме петли и оба

конца наматывают в одну сто-

рону.

Для улучшения теплоотдачи

применяют намотку в виде отдель-

ных секций, которые располагают

на каркасах с некоторым рассто-

янием между ними. Пропитка об-

моток бакелитовым или целлуло-

идным лаком также улучшает

теплоотдачу и препятствует про-

никновению влаги между вит-

ками.

Особое внимание уделяют изо-

ляции выводов при многослойных обмотках. Изоляцию нижнего

вывода от начала обмотки рассчитывают на полное рабочее на-

пряжение, так как этот вывод соприкасается с витками верхнего

слоя обмотки. Для усиления изоляции между рядами проклады-

вают слои тонкой бумаги или лакоткани.

Поврежденные трансформаторы и индукционные катушки

перематывают на намоточных станках.

Полуавтоматические намоточные станки (рис. 167) снабже-

ны устройствами для укладки витков плотными ровными ряда-

ми. Провод диаметром более 0,5 мм обычно наматывается с ря-

довой или шахматной укладкой витков. Для выполнения рядо-

вой или шахматной намотки более тонким проводом требуется

высокая квалификация обмотчика и большие затраты времени.

Поэтому часто допускается свободная укладка с максимально

возможным приближением к рядовой. В процессе намотки необ-

215

ходимо следить, чтобы витки верхнего ряда на краях не «за-

валивались» в нижние ряды. При большом напряжении

между витками разных рядов возможен пробой изоляции в этих

местах.

При. намотке реохордов и реостатов основное внимание уде-

ляется максимально плотному расположению витков. Для этой

цели провод при намотке должен иметь достаточное натя-

жение.

В качестве проводниковых материалов в измерительных при-

борах используют медь, манганин, константан, нихром, алюми-

ний. Провода, изготовляемые из этих металлов, обычно имеют

изоляционные покрытия. В редких случаях применяют провода

без изоляции, когда конструкция каркаса или расположение

витков исключает возможность замыканий.

Проводниковые материалы имеют различные свойства и, со-

ответственно, разные области применения.

Для обмоток трансформаторов, индукционных катушек, ра-

мок подвижной части приборов, для монтажа схем применяют

медные провода, обладающие наименьшим удельным сопротив-

лением.

В отдельных случаях, когда необходимо максимально умень-

шить вес обмотки, используют алюминиевые провода. К недо-

статкам алюминиевого провода относится малая механическая

прочность, сложность пайки и большее удельное сопротивление

по сравнению с медным проводом.

Манганиновый провод широко используют для намотки до-

бавочных сопротивлений, шунтов, реохордов. Манганин обла-

дает ценными качествами: малым температурным коэффициен-

том сопротивления при сравнительно большом удельном сопро-

тивлении, хорошо поддается пайке и имеет достаточную

гибкость.

Константановый провод применяют для тех же целей, что

и манганиновый, но он более жесткий и труднее поддается пай»

ке. При соединении с медными выводами константан образует

термопару, поэтому для приборов, рассчитанных на измерение

малых напряжений, его применять не рекомендуется во избежа-

ние увеличения температурной погрешности прибора.

Нихромовый провод имеет большое удельное сопротивление

и используется в тех случаях, когда необходимо в небольшом

объеме разместить большое сопротивление. Кроме того, нихром

имеет высокую температуру плавления и широко используется

для различного рода электрических нагревателей.

При ремонте и намотке различных катушек, добавочных со-

противлений, трансформаторов необходимо обеспечить доста-

точную изоляцию не только между витками и слоями обмоток,

но также изоляцию обмоток по отношению к близлежащим ме-

таллическим деталям. Так, например, в катушках трансформа-

216

торов при набивке стального сердечника нередко повреждается

верхний слой изоляции и в этом месте может быть замыкание

обмотки на сердечник. В индукционных катушках, помещаемых

в металлический экран или магнитопровод, также возможно за-

мыкание на корпус при излишне плотной посадке катушки.

В качестве изоляционных материалов для обмоток применя-

ют конденсаторную бумагу, электрокартон, лакоткани и стекло-

ткани, а также пропиточные лаки. Для температуростойкой изо-

ляции (до 300—400° С) используют асбест в виде пряжи, шнура,

бумаги и картона, а также материалы из слюды. Выводные

концы обмоток и монтажные провода изолируют линоксиновы-

ми трубками из хлопчатобумажной или шелковой ткани, пропи-

танной эластичными лаками.

В многослойных обмотках, рассчитанных на предельно допу-

стимые плотности тока, необходимы нормальные условия тепло-

обмена с окружающей средой.

Увеличение толщины электрической изоляции ухудшает ус-

ловия теплопередачи и приводит к перегреву внутренней части

обмотки. Поэтому в каждом конкретном случае следует оцени-

вать действительную необходимость объема изоляции, учитывая

механическую и электрическую прочность применяемого мате-

риала.

Предельный нагрев силовых трансформаторов, электродви-

гателей и других электрических элементов схем приборов не

должен превышать более чем на 20—30° С температуру окружа-

ющей среды. Этому условию обычно удовлетворяют обмотки, в

которых плотность тока не превышает 2—2,5 а/мм

. Для одно-

слойных обмоток плотность тока может быть несколько увели-

чена.

Надежность работы всякого прибора с электрической схе-

мой в значительной степени определяется прочностью монтаж-

ных соединений, в том числе мест спаев проводников и деталей.

Процесс пайки состоит в том, что место соединения отдель-

ных металлических предметов нагревают и заливают расплав-

ленным припоем. После затвердевания припоя отдельные пред-

меты оказываются связанными механически и электрически в

единое целое.

Основным инструментом для пайки служит паяльник с элект-

рическим нагревателем или нагреваемый от других источников

тепла. Рабочую часть паяльника изготовляют из куска красной

меди определенной формы и размеров. Применение меди связа-

но с ее хорошей теплопроводностью в сравнении с другими ме-

таллами.

Медный наконечник паяльника посажен на стальной стер-

жень или трубку с деревянной рукояткой.

Качественную пайку можно выполнить только при соблюде-

нии определенных условий. Места спаев тщательно зачищают

217

от грязи и окислов, а затем покрывают флюсом, предохраняю-

щим металл от окисления при нагреве. В качестве флюса ис-

пользуют сухую канифоль или раствор канифоли в спирте. На

спаиваемые поверхности наносится паяльником небольшое ко-

личество расплавленного припоя, который, растекаясь по на-

гретой поверхности, образует пленку, проникающую в верх-

ний слой металла. Затем места спаев соединяют и вновь про-

гревают паяльником с добавлением небольшого количества

припоя.

Спаиваемые предметы необходимо удерживать в неподвиж-

ном прижатом положении до тех пор, пока припой обтекающей

поверхности не затвердеет. Количество припоя в месте спая дол-

жно быть минимально необходимым для обтекания поверх-

ности.

Для различных видов паяльных работ применяют паяльники

соответствующих размеров. Для монтажа электрических схем

обычно используют торцовые паяльники с медным наконечником

длиной около 100 мм и диаметром 6—10 мм. Для пайки мелких

деталей, моментных пружин, подвесок, растяжек применяют ми-

ниатюрные паяльники, нагреваемые в электрических муфелях.

Упругие элементы нельзя подвергать излишнему перегреву, так

как это приводит к существенному ухудшению их характери-

стик. Поэтому процесс их пайки должен выполняться кратко-

временным прикосновением небольшого, но хорошо прогретого

паяльника.

При ремонте приборов встречается необходимость применять

для пайки не только мягкие оловянно-свинцовистые припои ти-

па ПОС, но также твердые медно-цинковые и серебряные припои

с температурой плавления выше 400° С. Так, например, платино-

вые нити активных элементов датчиков электрических газоана-

лизаторов имеют рабочую температуру 200—400° С, поэтому

соединение их с держателем может быть выполнено только по-

средством пайки твердым припоем.

Серебряный припой ПСр-70 имеет температуру плавления

780° С, которую нельзя создать обычным паяльником. Для вы-

полнения таких паек применяют газовую горелку или спиртовку

(для пайки мелких деталей). В качестве флюса использует

плавленую буру в порошке.

Газовые горелки имеют высокую темцературу плавления, по-

этому нагревание места спая следует проводить осторожно, пе-

риодически удаляя его из зоны наиболее высокой температуры.

В противном случае могут расплавиться поверхности места

спая.

При пайке мелких деталей пламя горелки направляют в ме-

сто спая струей воздуха через стеклянную трубку.

Некоторые виды соединений деталей при ремонте выполняют

при помощи сварки. Так, например, выход из строя термопар

218

часто происходит за счет разрушения места соединения электро-

дов (горячего спая). Для восстановления термопары нельзя при-

менить пайку мягким или твердым припоем, потому что присут-

ствие в месте соединения термоэлектродов постороннего метал-

ла недопустимо. Электроды термопар соединяют только путем

сварки их концов. Перед сваркой концы предварительно скручи-

вают на 1,5—2 оборота. Конец из более легкоплавкого металла

следует делать несколько длиннее, так как он расплавляется

раньше и образует основную часть спая. Хорошо выполненный

спай термоэлектродов должен иметь шаровидную или каплеоб-

разную форму.

Выходящие из места спая термоэлектроды не должны со-

держать трещин, надломов и оплавленного уменьшенного се-

чения.

Сварку термопар обычно выполняют с помощью кислородно-

ацетиленовой горелки или электрической дуги.

Для электросварки используют графитовый электрод с кра-

тером на конце. Вторым электродом служат проводники термо-

пары. Электроды подключают к источнику постоянного тока

напряжением около 40 в. В месте прикосновения графитового

стержня с концами термоэлектродов возникает дуговой разряд

с весьма высокой температурой, достаточной для расплавления

самых тугоплавких металлов.

Значительное число неисправностей приборов связано с на-

рушениями в цепях контактных переключателей. Наряду с по-

ломкой деталей переключателей и обрывов подводящих прово-

дов происходит постепенное увеличение переходного сопротив-

ления в контактах, доходящее до полного разрыва цепи.

Изменение переходного сопротивления непосредственно уве-

личивает погрешности прибора, так как переключатели входят

в измерительную цепь. К основным причинам возникновения

таких дефектов относятся загрязнение и окисление поверхностей

контактов, ослабление прижима контактных щеток при их де-

формации и истирании.

В процессе ремонта переключателей контактные поверхности

зачищают мелкозернистой наждачной бумагой и тщательно про-

мывают бензином. После промывания бензином на контактной

поверхности может образоваться тонкая пленка осадков твер-

дых веществ. Эту пленку удаляют путем проглаживания контак-

тов полированным бруском из твердой закаленной стали. При

этом происходит одновременное упрочнение поверхностного

слоя контакта.

При сборке переключателей необходимо отрегулировать дав-

ление контактных пружин для обеспечения надежного электри-

ческого контакта. Однако величина давления не должна быть

слишком большой, так как это может привести к преждевремен-

ному износу трущихся деталей.

219

§ 41. СБОРКА И НАЛАДКА ПРИБОРОВ

Сборку приборов после ремонта и замены неисправных дета-

лей выполняют в порядке, обратном разборке.

Сначала собирают измерительный механизм и другие само-

стоятельные узлы, восстанавливают электрический монтаж, а за-

тем собирают весь прибор, включая защитный корпус.

В процессе сборки каждый узел проверяют, устанавливают

минимальные зазоры между подвижными деталями, осями и под-

пятниками. При сборке электроизмерительных стрелочных при-

боров необходимо соблюдать особенную осторожность. Излиш-

ний нажим на подвижную часть при установке подпятников

может привести к повреждению керна, после чего требуется по-

вторная разборка механизма и замена керна.

Электрические детали проверяют перед сборкой на соответ-

ствие заданным параметрам, чтобы облегчить последующую на-

ладку прибора в целом.

Указатели стрелочных приборов должны быть установлены

таким образом, чтобы копье стрелки имело направление строго

вдоль штрихов шкалы, а у ножевидных стрелок плоскость ножа

располагают перпендикулярно шкале.

Восстановление и замена неисправных узлов и деталей со-

ставляют основное содержание ремонта приборов, однако в ряде

случаев после сборки требуются еще наладочные и регулировоч-

ные операции для обеспечения правильного взаимодействия от-

дельных элементов. В частности, для самопишущих приборов

необходима наладка механизма записи, лентопротяжного устрой-

ства, а также установка пределов перемещения подвижной систе-

мы по отношению к масштабной сетке диаграммы.

В самопишущих механизмах точечной записи с падающей

дужкой каждый цикл печати складывается из нескольких про-

цессов. Между двумя последовательными падениями дужки про-

исходит подъем дужки, передвижение диаграммы, переключение

точки измерения и перестановка красящей ленты. Основная за-

дача регулировки состоит в достижении правильного распреде-

ления времени на каждое из этих действий в пределах полного

времени цикла. Наибольшее время должно быть выделено между

переключением точки измерения и падением дужки. Это необхо-

димо потому, что после переключения точки измерения стрелка

совершает колебательное движение при переходе на новое пока-

зание. Если дужка упадет до полного затухания колебаний стрел-

ки, то на диаграмме будут зафиксированы случайные положения

стрелки, не соответствующие действительному значению измеря-

емой величины.

Для проверки правильности регулировки самопишущего мно-

готочечного прибора с падающей дужкой нужно подключить к

прибору источник измеряемой величины с постоянным значением.

220