Аппаратура для дорожных испытаний автомобиля

Прибор для измерения скорости. Скорость автомобиля измеряют тахогенератором, установленным непосредственно на колесе автомобиля или на «пятом» прицепном измерительном колесе.

Тахогенератор переменного тока состоит из корпуса, внутри которого закреплены башмаки с секционированными обмотками, соединенными последовательно, и магнитного якоря.

Колесо установлено на оси, закрепленной на вертикальной платформе, которая связана с дышлом. Оно прижимается пружиной к дороге. С автомобилем колесо соединено при помощи основания. На оси свободно вращается втулка с кронштейном. Дышло может совершать угловые колебания в вертикальной плоскости.

Подшипники впрессованы в диск колеса, фиксируемого запором, который удерживается от осевых смещений стопорным кольцом. Подшипники от перемещений в осевом направлении удерживают гайки. От пыли и грязи подшипники защищены сальником.

К платформе болтами крепится тахогенератор. Вращение якорю тахогенератора передается от диска колеса через валик, связанный с крышкой и установленный в оси на подшипнике. Вывод электрического напряжения осуществляется кабелем, подключаемым к тахогенератору посредством штепсель¬ного разъема.

При вращении якоря в секциях обмотки возникает электрическое напряжение, сдвинутое по фазе в каждой обмотке на 120°. Амплитуда и частота этого напряжения зависят от частоты вращения якоря. В определенных пределах зависимость выходного напряжения от частоты вращения якоря линейна. Переменный ток тахогенератора выпрямляется шестью полупроводниковыми диодами, которые одним выводом попарновстречно подключены к выводам секций, а другими одноименными концами соединены по три вместе. На выходе выпрямителя формируется постоянное, но пульсирующее напряжение. Это напряжение фильтруется фильтром, состоящим из катушки индуктивности и двух конденсаторов. Пульсации напряжения во внешней цепи вследствие зарядноразрядного процесса в фильтре уменьшаются по сравнению с пульсациями на входе.
Для регулировки напряжения, подаваемого на регистрирующий прибор, на выходе фильтра включен потенциометр. От общего провода фильтра и движка потенциометра выходное напряжение подается на регистратор. При большом сопротивлении потенциометра — регулятора амплитуды выходного сигнала конденсаторы фильтра разряжаются во внешнюю цепь медленно. Это может привести к тому, что после остановки автомобиля конденсаторы еще сохранят заряд и регистрирующий прибор будет фиксировать какое-то напряжение. Поэтому для каждого конкретного испытания параметры тахогенератора, емкостей фильтра и сопротивления нагрузки должны быть тщательно согласованы. Это позволит уменьшить постоянную времени фильтра и избежать ошибок при регистрации скорости движения автомобиля.

При каждом обороте якоря тахогенератора в каждой из его обмоток возникают электрические синусоидальные импульсы, сдвинутые по фазе. К одной из фазовых обмоток тахогенератора подключают полупроводниковый диод вследствие чего в выходной цепи возникают импульсы тока, амплитуда которые зависит от угловой скорости вращения якоря. Для формирования импульсов постоянной амплитуды выходную цепь диода шунтируют полупроводниковым стабилизирующим диодом (стабилитроном). Параллельно стабилитрону подключают потенциометр, служащий делителем напряжения для регулировки амплитуды выходного сигнала. На выходе такой схемы образуются электрические импульсы (один импульс за оборот якоря) прямоугольной формы, которые могут быть поданы на регистрирующий прибор для записи.

Если колесо автомобиля вращается с большой угловой скоростью, то частота следования импульсов велика, подсчитать их на осциллограмме практически невозможно. В этом случае импульсы записывают не за каждый оборот колеса, а через оборот с помощью релейного или триггерного делителя.

Акселерометр. Линейные ускорения автомобиля измеряют акселерометрами — датчиками, имеющими инерционную массу 3, установленную в корпусе на пружинах, и пневматический демпфер, состоящий из цилиндра, соединенного с корпусом, и поршня. С инерционной массой жестко связан движок потенциометра.

Если автомобиль движется без ускорения, натяжение пружин одинакового и инерционная масса находится в среднем положении. Если автомобиль движется с ускорением, направленным вдоль измерительной оси, то инерционная масса смещается, растягивая пружины. Смещение массы при постоянном ускорении, пропорциональное этому ускорению, вызывает перемещение движка потенциометра, вследствие чего изменяется величина электрического сигнала на выходе.

Мостовые измерительные схемы для акселерометра состоят из двух потенциометров. Потенциометр служит для балансировки измерительного моста при нейтральном положении инерционной массы. На крайние точки потенциометров подается питание от батареи, а с движков снимается выходной электрический сигнал.

Прибор для определения крутящего момента. При определении силы тяги измеряют крутящий момент на полуоси ведущего моста. Под действием момента полуось скручивается, при этом угол закручивания пропорционален приложенному крутящему моменту. Для измерения крутильной деформации применяют тензометрические датчики (тензодатчики).

Механические деформации преобразуются в электрический сигнал при помощи тензодатчика, представляющего собой проволочную решетку, наклеенную на бумажную подложку. К концам решетки припаяны выводы для включения датчика в измерительную схему. Датчики, приклеиваемые к испытуемой полуоси испытывают крутильные деформации. Один из тензодатчиков, направление петель решетки которого совпадает с винтовой линией закручивания полуоси, растягивается и его сопротивление увеличивается, Сопротивление другого тензодатчика, который сжимается, уменьшается. Отношение изменения сопротивления тензодатчика к изменению длины проводника в зависимости от материала проволоки (нихром, константан, адванс, элинвар) равно 1,9—3,5. Величина электрического сигнала, получаемого от тензодатчика, мала, и выходной сигнал перед подачей на измерительное или регистрирующее устройство нужно усилить.

Тензодатчик подключают ко входу усилителя по мостовой схеме. Тензометрический мост питается переменным током с высокой несущей частотой. Схему моста составляют так, чтобы использовать изменение сопротивлений одного, двух или четырех тензодатчиков моста, который работает как модулятор. Несущей частотой является частота тока питания, а модулирующей — частота изменения сопротивления тензодатчиков.
У большей части тензометрической аппаратуры несущая частота находится в пределах 3—8 или 30—50 кГц. Такая высокая частота тока питания тензодатчиков позволяет исследовать детали автомобиля при высоких частотах изменения нагрузки. Напряжение высокой частоты, необходимое для питания тензодатчиков, вырабатывает специальный электронный генератор (ламповый или полупроводниковый).

При проведении дорожных испытаний напряжение питания для блока БП получают от преобразователя, преобразующего напряжение постоянного тока 24В в напряжение 220В при частоте 50 Гц. Для балансировки тензометрических мостовых схем входные элементы снабжаются балансными элементами. В современную тензометрическую аппаратуру входят также устройства для и тарировки измерительных каналов. Те и другие предназначены для регулировки и контроля чувствительности и нумерации кривых записи непосредственно во время эксперимента или в лабораторных условиях.

Калибровочные устройства вызывают разбаланс мостовой схемы и контролируют выходной сигнал, амплитуда которого меняется регулятором коэффициента усиления, устанавливаемым в нужную позицию при тарировке.

Перед проведением тензометрических измерений, перед калибровкой или тарировкой производят балансировку тензометрической мостовой схемы.

Для построения тарировочной характеристики тензоизмерительной аппаратуры желательно применять метод непосредствен ной тарировки, когда исследуемую деталь нагружают с помощью специальных устройств нагрузками, под которыми она будет находиться в реальных условиях, и при этом регистрируют амплитуду выходного сигнала тензоусилителя. Однако метод непосредственной тарировки не всегда приемлем, и тогда прибегают к косвенному методу. В этом случае подбирают тензодатчики с одинаковыми базой и сопротивлением для двух мостовых схем. Один из мостов наклеивают непосредственно на испытуемую деталь, а другой — на тарировочную балку (балку равного сопротивления), которую желательно изготовлять из того же материала, что и исследуемая деталь. Балку нагружают вертикальной силой — гирями и на основании расчетных данных и показаний регистрирующего прибора строят графики зависимости амплитуды выходного сигнала от деформации или приложенной силы. Эти графики в дальнейшем используют для расшифровки данных, полученных при испытании детали автомобиля, т. е. для определения действительных деформаций или сил, действующих на деталь автомобильного агрегата.

В зависимости от формы нагружения детали на нее может быть наклеено один, два или четыре тензодатчика. Для получения наивысшей чувствительности при двух датчиках один из них должен работать на растяжение, а другой на сжатие. При наклейке на деталь четырех тензодатчиков на растяжение и сжатие работают по два датчика.

Для снятия сигнала с тензодатчиков, установленных на полуоси автомобиля, применяют торцовые токосъемники.

На сердечнике с помощью пластмассовые втулок закреплен медные диски, к каждому нз которых припаян провод. Провода от дисков проходят по полому реактивному рычагу. Между дисками установлены перегородки из изоляционного материала и кольца с медными втулками, к которым подведены проводники от тензодатчиков. Пространство каждой секции заполнено ртутьюг проводящей ток от подвижного контакта (втулки) к неподвижному (диску). В рассматриваемом токосъемнике установлено также контактное устройство для отметки чисел оборотов колеса на регистраторе. Весь токосъемник защищен от пыли кожухом.

Регистрирующие приборы. Для регистрации исследуемых параметров при дорожных и стендовых испытаниях автомобиля применяются шлейфовые осциллографы или самописцы.

Электрические сигналы от датчиков или измерительных схем записываются специальными чернилами на бумаге с помощью трубчатого пера — стрелки гальванометра. Стрелка приводится в движение силовой магнитоэлектрической системой. С рамкой гальванометра, представляющей собой каркас, на котором намотана тонкая изолированная проволока, связана стрелка, поворачивающаяся вместе с рамкой вокруг сердечника. К рамке крепятся пружины, служащие токопроводами. Конец верхней пружины прикреплен к рычагу, служащему для изменения начального положения стрелки (установки нуля). Рамка размещается между полюсами постоянного магнита. При протекании тока по рамке сила, пропорциональная напряженности магнитного поля магнита и силе тока в рамке, поворачивает ее на некоторый угол. Рычаг поворачивают винтом.

На оси рамки установлена чернильница на зажиме, к которой на кронштейне прикреплена стрелка в виде тонкой капиллярной трубки, опирающейся на диаграммную бумагу. Арретир служит для подъема стрелки, а винт — для регулировки силы прижатия ее к бумаге.

Узел измерительного механизма самописца сменный, что позволяет использовать механизмы различной чувствительности. Он закрепляется винтом в направляющей. Для удобства смены механизма он снабжен специальным держателем.

Источник: www.startauto.ru — ремонт генераторов и ремонт стартеров в любой точке Москвы