Утверждены на заседании кафедры «Строительные, дорожные машины и технология машиностроения» 12 февраля 2013 г., протокол № 6

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

(СамГУПС)

 

Кафедра «Строительные, дорожные машины и технология машиностроения»

 

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторных работ по дисциплине

«Техническое диагностирование подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин» для студентов специальности 190109 – «Наземные транспортно-технологические средства» очной и заочной форм обучения

 

Составители: Самохвалов В.Н.

Малышев В.П.

 

 

САМАРА

 2013

УКД 621.002.2 (076) 5

 

 

Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Техническое диагностирование подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин» для студентов специальности 190109 очной и заочной форм обучения [Текст] / В.Н. Самохвалов, В.П. Малышев. – Самара: СамГУПС, 2013. – 35с.

 

 

Утверждены на заседании кафедры «Строительные, дорожные машины и технология машиностроения» 12 февраля 2013 г., протокол № 6

Печатаются по решению редакционно-издательского совета университета.

 

Методические указания содержат описание лабораторных работ по оценке технического состояния  машин и механизмов методами термометрии, вибродиагностики и динамического тензометрирования, а также по выбраковке канатов и определению пригодности к эксплуатации канатных блоков по правилам Ростехнадзора. Предназначены для самостоятельного выполнения работ студентами очной и заочной форм обучения. Методические указания подготовлены в соответствии с действующей программой курса для студентов специальности 190109 – Наземные транспортно-технологические средства

 

Составители: Самохвалов Владимир Николаевич

Малышев Валерий Петрович

                       

 

Рецензенты: д.т.н., профессор каф. Локомотивы СамГУПС Носырев Д.Я.

              к.т.н., доцент каф. БЖД СамГТУ Бузуев И.И.

 

 

Редактор

Компьютерная вёрстка

 

Подписано в печать              Формат 60х90 1/16

Бумага писчая. Печать оперативная. Усл. п.л. 2, 18

Тираж 100 экз. Заказ №

 

ã Самарский государственный университет путей сообщения, 2013

 

Лабораторная работа №1

ТЕРМОМЕТРИЯ. ИЗМЕРЕНИЕ РАБОЧЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ УЗЛОВ

И АГРЕГАТОВ МАШИН

Продолжительность работы – 4 часа.

Лабораторная работа состоит из двух разделов:

а) освоение контактных методов термометрии (2 часа);

б) освоение бесконтактных методов термометрии (2 часа).

 

Цель работы: ознакомиться с методами и средствами термометрии и научиться проводить техническое диагностирование подшипниковых и других узлов технических объектов с использованием контактных и бесконтактных приборов измерения температуры.

Основные положения

Существует множество методов измерения температуры при техническом диагностировании машин, которые по принципу взаимодействия с контролируемым объектом делятся на две группы: контактные и бесконтактные.

В контактных методах первичный преобразователь, называемый обычно датчиком температуры, непосредственно соприкасается с поверхностью детали. При контактном измерении необходимо обеспечить хорошую теплопередачу между датчиком и деталью, результат измерения считывать после того как температуры детали и датчика сравняются.

Для бесконтактного измерения температур используют оптические фотоэлектрические пирометры полного или частичного излучения. Фотоэлектрические приборы основаны на принципе преобразования излучения оптического диапазона в электрический сигнал. Для расширения возможностей оптические фотопирометры снабжены электронной схемой и цифровым индикатором.

 

а) Контактные методы термометрии

Приборы, применяемые для измерения температуры при техническом диагностировании машин контактными методами, можно разделить на несколько основных видов:

1. Термометры расширения (жидкостные, стеклянные, манометрические, дилатометрические, биметаллические). Действие основано на изменении объёма жидкости при нагреве или охлаждении. Диапазон измерения температур: спиртовые - -80…+70 °С; ртутные - -35…+750 °С.

При измерении температуры узлов машин колбу термометра следует обматывать алюминиевой фольгой для ее предохранения от повреждения и увеличения теплопередачи.

2. Термоиндикаторы (термохромовые, жидкокристаллические, плавящиеся, люминофорные, изооптические). Действие основано на смене окраски или состояния индикатора при изменении температуры или достижении ею определенной величины.

3. Манометрические термометры (МТ) – основаны на зависимости изменения давления жидкости, газа или пара с жидкостью в замкнутой системе постоянного объёма от температуры. Жидкостные МТ имеют рабочую жидкость – ксилол, ртуть, спирт. Диапазон измерения –60…+300 °С. Газовые МТ – рабочий газ азот или гелий. Диапазон измерения -100…+600 °С.

Приборы 3-х вышеуказанных групп могут использоваться только при измерении температуры наружных узлов машин и не могут быть встроены в автоматизированные системы технического диагностирования без специальных элементов для считывания показаний.

Вышеуказанных недостатков лишены следующие два вида приборов контактного измерения температуры. Они могут быть помещены в любой точке машины, а их выходной сигнал является электрическим и может непосредственно обрабатываться системой автоматического технического диагностирования.

4. Электротермометры (термоэлектрические, терморезисторные, термошумовые, термомагнитные, термочастотные, термоёмкостные, термотранзисторные). Термометры сопротивления (ТС) – приборы, в которых изменение температуры приводит к соответствующему изменению сопротивления электрическому току. В металлических ТС сопротивление растет с увеличением температуры, а в полупроводниковых, как правило, падает. Наиболее распространенные термометры сопротивлений: платиновые ТС (П77 и др.) – измеряемые температуры -70...+300 °С; медные ТС – измеряемые температуры –50…+180°С.

Погрешность термометров сопротивлений составляет 0, 2…0, 5 % от диапазона измерения. Для преобразования и отображения результатов измерения температуры используют разнообразные вторичные приборы со стрелочными или цифровыми индикаторами.

5. Термоэлектрические термопарные датчики. Термопара - температурный датчик, с выхода которого непосредственно снимается сигнал напряжения, пропорциональный температуре. Действие термоэлектрических термопарных датчиков заключается в том, что в замкнутой цепи, составленной из двух разнородных проводников (или полупроводников), возникает электрический ток, если температура мест их спайки различна. Измерительный спай контактирует с объектом диагностики, а соединительный спай присоединен к измерительному прибору. При этом не требуется источник питания, так как выходное напряжение возникает вследствие термоэлектрических свойств металлов. Величина соответствующего напряжения (термо-ЭДС) зависит от типа металла и является линейной функцией температуры спаев. Термопары применяются при температурах –100…+1600 °С.

Для различных диапазонов температур применяют:

· термопары хромель-копель (ХК), диапазон измеряемых температур -100…+600 ^ОС;

· термопары хромель-алюмель (ХА) – измеряемые температуры 0…1200 °С;

· термопары платинородий-платина – измеряемые температуры 900…1600 °С.

Большой температурный диапазон, достаточно высокая точность измерений, малые габариты датчика и возможность его установки в труднодоступных местах определяют широкое использование термопар в автоматизированных системах диагностики машин.

Лабораторная работа по изучению термометрии с помощью термопары выполняется с использованием измерительного стенда, представленного на рис.1. При проведении работы, нагрев узла машины моделируется с помощью электрического нагревателя, в который помещена термопара. Обработка результатов измерений производится с использованием компьютера.

Состав оборудования стенда:

· Термопара ХК с выводами длиной 1, 5 м;

· Измеритель температуры типа Ш 4500;

· Нагреватель;

· Компьютер;

· Источник питания.

 

а)                                                                     б)

а) общий вид, б) структурная схема

Рисунок 1  – Стенд для измерения температуры с помощью термопары

 

Порядок выполнения работы

(Работа выполняется бригадой студентов под руководством преподавателя.)

1. Подключите сетевую вилку стенда к однофазовой электрической сети 220 В, 50 Гц с заземляющим проводом и поставьте сетевой переключатель в положение «ВКЛ».

2. Вставьте термопару в трубку нагревателя на глубину 20 мм.

3. Включите тумблер «Сеть» на нагревателе.

4. Подключите кабель электропитания осциллографа DC IN к клеммам «Питание осциллографа» на стенде измерения температуры с соблюдением полярности.

5. Подключите кабель входного сигнала осциллографа СН1 к стенду, причём общий провод (с узлом) подключите к минусу питания осциллографа, а второй провод подключите к клемме «Самописец».

6. Включите электропитание стенда измерения температуры и включите питание осциллографа – переключатель POWER переведите в положение ON. Должен загореться красный светодиод.

7.  Включите ПК и запустите программу «Самописец» - правая пиктограмма в нижнем поле экрана ПК.

8. Настройте с помощью мыши режим самописца:

· установите для канала СН1 усиление 20 mV;

· установите скорость развертки 50 s;

· отключите СН2.

9. Нажмите с помощью мыши кнопку Run на экране и запустите развёртку самописца. На экране будет записываться изменение входного сигнала во времени.

10. Установите включатель СН1 на дисплее ПК в среднее положение (на вход будет подан нулевой сигнал) и с помощью регулировочной ручки СН1 установите луч на экране самописца на нижней линии рабочего поля.

11. Переведите включатель СН1 на дисплее ПК в верхнее положение, при этом самописец готов к работе.

12. Включить первую ступень нагрева и одновременно с помощью мыши, нажав дважды кнопку Run, включите режим записи Recording на экране дисплея самописца.

13. Дав выдержку 3 минуты, произвести измерение температуры на приборе Ш4500 при помощи самописца.

Чтобы измерить температуру с помощью самописца нужно выполнить следующие операции с помощью мыши:

· откройте меню View;

· нажмите кнопкой мыши Markers (DSO);

· переместите горизонтальные маркеры, нижний на начало измерения температуры, а верхний маркер на верхнюю границу измерения температуры. Внизу на дисплее будет высвечиваться изменения напряжения в mV;

· коэффициент усилия сигнала термопары равен К=10. Следовательно, значение истинного напряжения равно U=U_н/К, где U_н – напряжение при нагреве объекта.

· используя табл.1. для термопары хромель-копель, определяем по измеренному напряжению температуру нагрева объекта, использую следующую зависимость:

U_н = U_Δ + U_из,

где U_Δ – напряжение при 20 º С (температура холодного конца термопары), U_из – измеренное напряжение при нагреве объекта (рабочего конца термопары).

Повторить работы по п. 12, 13 на второй и третей ступенях нагревателя, давая выдержку времени на установление температуры 3 минуты. Результат измерений записать в табл. 2.

 

Содержание отчёта

1. Цель работы.

2. Основные методы измерения температуры узлов машин.

3. Область применения, достоинства и недостатки контактных методов термометрии.

4. Состав лабораторного стенда.

5. Порядок выполнения работы, результаты измерений.

6. Выводы.

 

Таблица 1 – Градуировочная таблица термопары хромель-копель

	Напряжение, мВ
Температура рабочего конца, °С	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
0+	0	0, 65	1, 31	1, 98	2, 66	3, 35	4, 05	4, 76	5, 48	6, 21
100+	6, 95	7, 69	8, 43	9, 18	9, 93	10, 69	11, 46	12, 24	13, 03	13, 84
200+	14, 66	15, 48	16, 30	17, 12	17, 95	18, 77	19, 6	20, 43	21, 25	22, 08
300+	22, 91	23, 75	24, 60	25, 45	26, 31	27, 16	28, 02	28, 89	29, 76	30, 62

 

Таблица 2 –  Результаты измерения температуры прибором Ш4500 и осциллографом PCS64i

Ступень нагревателя	Измерение температуры, °С
	Прибор Ш4500	Осциллограф PCS64i
1
2
3

 

б) Бесконтактные методы термометрии

Основные приборы для бесконтактного измерения температуры:

· Пирометры излучения (яркостные, цветовые, радиационные).

· Тепловизоры (оптико-механические, пировидиконные).

· Лазерные пирометры.

· Спектрофометрические пирометры.

· Акустические пирометры.

Бесконтактные приборы для измерения температуры имеют значительные преимущества перед контактными. Измерение температур малых объектов контактным способом может привести к искажению температуры в точке измерения. Имея значительно меньшее, по сравнению с термопарами, время срабатывания, бесконтактные приборы способны измерять температуру с точностью, недосягаемой при обычном контактном методе измерения, особенно в случае быстродвижущихся объектов. Это позволяет точнее контролировать ход процесса и проводить измерения независимо от вида материала и состояния его поверхности.

Назначение пирометров:

· измерение температуры удаленных и труднодоступных объектов;

· измерение температуры движущихся частей;

· обследование частей, находящихся под напряжением;

· контроль высокотемпературных процессов;

· регистрация быстро изменяющихся температур;

· измерение температуры тонкого поверхностного слоя;

· обследование частей, не допускающих прикосновения;

· обследование материалов с низкой теплопроводностью или теплоемкостью;

· экспресс–измерения.

К наиболее широко используемым методам измерения относят:

Яркостные – измеряют спектральную яркость объекта на определённой длине волны, которая сравнивается с яркостью абсолютно чёрного тела (АЧТ). Яркостные пирометры применяют для измерения высоких температур (свыше 600 ^ОС).

Радиационные – пирометры, работающие в широком спектральном диапазоне, применяют для измерения температуры слабо нагретых тел (-100…+100 ^ОС).

Оптико-механические – тепловизоры, использующие в качестве приемника излучения, фотосопротивление из сурьмянистого индия. Эти системы подсоединены к цифровым системам оперативного запоминания тепловых изображений и снабжены устройствами автоматизированной обработки с помощью ПК. Область измерения температур -20 …+1500 ^ОС.

Лазерные – пирометры реализуются на газодинамическом эффекте (теневые, интерференционные), а также на основе оптико-физических эффектов (когерентного рассеяния света). Теневые и интерференционные лазерные пирометры позволяют визуализировать и вычислять поля температур как газов, так и жидкости. Лазерные пирометры, работающие на эффекте когерентного рассеяния света, позволяют фокусировать излучение лазера в любую точку измеряемого объёма и определять его температуру. Область измерения температур +400…+3000°С.

 

Измерительный стенд

Лабораторный стенд для бесконтактного измерения температуры объекта диагностики (рис.2) построен с использованием фотопирометра ЛУЧ-Н. Инфракрасные термометры, часто называемые пирометрами, используют принцип детектора инфракрасного излучения. Интенсивность и спектр излучения зависит от температуры тела. Измеряя характеристики излучения тела, пирометр косвенно определяет температуру его поверхности. Объект диагностики моделируется с помощью излучателя (лампа накаливания).

Состав оборудования стенда:

· Пирометр ЛУЧ-Н.

· Излучатель.

Пирометр ЛУЧ-Н позволяет измерить температуру нагрева в пределах +600…+900°С.

 

Рисунок 2 – Общий вид стенда измерения температуры с помощью пирометра

Порядок выполнения работы

(Работа выполняется бригадой студентов под руководством преподавателя.)

1. Включить в сеть блок излучателя и установить минимальную яркость лампы.

2. Снять защитную крышку фотоприёмника.

3. Расположить конец среза трубы прибора ЛУЧ-Н на расстоянии 50…100 мм от лампы накаливания.

4. Прицелясь, нажать и удерживать кнопку включения прибора в течение 5…7 с.

5. Отпустить кнопку - измеренная температура высвечивается на цифровом табло в течение 3…5 с.

6. Произвести запись температуры шесть раз (следующие измерения выполнять только после отключения индикации прибора), результаты занести в табл.3.

7. Повторить работы по п. 4 и 5 на средней и максимальной температуре накала нити лампы.

8. Подсчитать среднее арифметическое значение температуры и занести в табл. 3.

Содержание отчёта

1. Цель работы.

2. Основные методы бесконтактного измерения температуры узлов машин.

3. Область применения, достоинства и недостатки бесконтактных методов термометрии.

4. Состав лабораторного стенда.

5. Порядок выполнения работы, результаты измерений.

6. Выводы.

 

Таблица 3 – Результаты измерения температуры фотопирометром

Положение регулятора	Температура, °С						Среднее значение, °С
	1	2	3	4	5	6
1
2
3

 

Лабораторная работа №2

 

Техника безопасности

Приступая к работе, необходимо убедиться в исправности и целостности кабелей, предназначенных для подведения цепей питания и управления.

В связи с использованием в оборудовании переменного напряжения 220 В, 50 Гц при включенном питании категорически запрещается:

· подсоединять и отсоединять кабели;

· снимать верхние крышки приборов ПЗВМ и ИВ;

· производить монтажные, слесарные и другие профилактические работы.

 

Общие положения

Вибрационные процессы

Простейшей формой вибрации является гармоническое колебание тела, которое как функция времени представляет собой синусоиду (рис. 1, а). В реальных условиях эта классическая форма вибрации встречается редко. Более распространенная форма вибрации - квазигармоническая с непрерывным изменением частоты (рис. 1, б). Вибрации подобной формы возникают в реальных условиях, например, при разгоне и торможении механизмов с вращающимися элементами.

Большая часть колебаний, встречающихся на практике, имеет форму искаженной синусоиды (рис. 1, в). Для описания этой формы вибрации используют метод преобразования Фурье, заключающийся в том, что любую периодическую зависимость рассматривают как комбинацию ряда гармонических колебаний с взаимосвязанными частотами. Чем больше гармонических составляющих ряда, тем лучше приближение к исходной зависимости. Например, если функция x(t) может быть представлена рядом Фурье x(t)= A₁ Sinω ₁t + A₂ Sin2ω ₂t +..., то величины A₁, ω ₁; A₂, ω ₂ … называют амплитудами и частотами (первой, второй и т.д.) соответствующих гармонических составляющих. Коэффициент искажения формы кривой определяется как:

 

,

где А₁ … А_n – гармонические составляющие спектра.

Гармонические составляющие определяют частотный спектр вибрации, который представляется графическим набором дискретных линий, показанных на рис. 2.

 

Рисунок 1 – Формы вибрационных процессов

 

Рисунок 2 – Графическое изображение гармонических составляющих спектра вибрации

 

Широкополосная случайная вибрация представлена на рис.1, е. Эта форма вибрации является несколько идеализированной, редко встречающейся в реальных условиях. Однако она поддается теоретическим и экспериментальным исследованиям значительно проще, чем узкополосная случайная вибрация (рис. 1, ж), наиболее часто встречающаяся в реальных условиях.

К параметрам линейной вибрации относят перемещение, скорость, ускорение, резкость, силу, мощность. К параметрам угловой вибрации относят угол поворота, угловую скорость, угловое ускорение, угловую резкость, момент сил. К параметрам обоих видов вибраций относят также фазу, частоту и коэффициент нелинейных искажений. Мгновенное значение координаты положения точки при колебательном движении называют перемещением и обозначают s(t).

Первую производную перемещения по времени называют скоростью (v=ds(t)/dt), вторую – ускорением (a= d²s(t)/dt²) и третью – резкостью (u= d³s(t)/dt³).

Перемещение как параметр вибрации представляет интерес в тех случаях, когда необходимо знать относительное смещение объекта или деформацию. Если исследуют вибрацию машин, то измеряют скорость вибрации, поскольку именно она определяет импульс силы и кинетическую энергию.

Основным измеряемым параметром чаще является также виброускорение.

За единицу ускорения принимают значение нормального ускорения свободного падения. В этом случае амплитуда ускорения определяется из соотношения

                                 2s_о f²

                       a = ─ ─ ─ ─ ─ g,

                                5 • 10⁵

где 2s_о – размах колебаний, мкм; f - частота колебаний, Гц.

Для определения частоты, ускорения, скорости и перемещения, если известна одна из характеристик вибрационного процесса, пользуются номограммой, приведённой на рис. 3.

Рисунок 3

 

Пример 1: Заданы: частота – 1000 Гц и ускорение – 10 м/с². Нужно определит: перемещение и скорость.

Для этого из точки А (пересечения перпендикуляров частоты – 1000 Гц и ускорения 10 м/с²) следует восстановить перпендикуляры к шпалам скорости и перемещения точки пересечения перпендикуляров к этим шпалам (В и С). Дают численные значения скорости – 2 м/с и перемещения – 0, 4 мкм.

Пример 2: Заданы: перемещение равно – 1мм и частота колебания – 100 Гц. Нужно определить: скорость и ускорение.

Находим точку пересечения перпендикуляров частоты – 100 Гц и перемещения – 1мм (точка Д). Из точки Д восстанавливаем перпендикуляры к шпалам ускорения и скорости, это точки F и Е - численные значения ускорения 25д скорости 0, 7 м/с.

Для измерения мгновенных, амплитудных (пиковых), действующих и средних значений параметров вибрации в децибелах (ДБ) используется логарифмический масштаб. Это обусловлено трудностью использования линейных масштабов при большом возможном изменении значений вибрации 10¹⁰раз (от порога чувствительности колебательного ускорения а_о = 3 × 10^-4 м/с² до значений 10⁶м/с²). Уровень вибрации определяется по формуле

L_a = 20 lg а/а₀,

где L_a – уровень ускорения в ДБ; а – ускорения действующие, м/с².

Для скорости перевод в децибелы относительно условного нулевого значения уровня скорости (u_о = 5 × 10^-8м/с) осуществляют по формуле:

L_u = 20 lg v/v₀,

где L_u – уровень скорости (ДБ), v– скорость действующая, м/с.

 

Средства контроля вибрации

Это агрегатные комплексы специализированного назначения, обеспечивающие:

1. Задание и воспроизведение механических колебаний.

2. Преобразование получаемой измерительной информации в нормализованные сигналы.

3. Представление сигналов в виде удобном для управления механическими колебаниями объектов и их контроля при испытании и эксплуатации.

Диапазоны контролируемых величин:

при измерении вибрации

· диапазон виброперемещений 10^-7…10^-2 м;

· диапазон виброскоростей 10^-5…10^-1 м/с;

· диапазон виброускорений 10^-3…10⁵ м/с²;

· диапазон частот вибрации 10^-1…10⁵ Гц.

     при измерении ударных процессов

· диапазон пикового значения ускорения 10^-1…10⁶ м/с²;

· диапазон длительности ударных импульсов 10^-4…10^-1 с.

при измерении акустических шумов

· диапазон уровня шумов 20…170 дБ;

· диапазон частот 10^-1…10⁵ Гц.

Виды виброизмерительной аппаратуры:

1. Комплексы стационарных лабораторных приборов:

1.1. Многоканальные приборы: последовательного действия, параллельного действия;

1.2. Многофункциональные приборы: анализаторы вибрации, микропроцессоры.

2.  Комплексы переносных лабораторных и промышленных приборов.

3.  Комплексы приборов для испытательной техники. Приборы с управлением вибрационным процессом: по максимальному сигналу, по минимальному сигналу, комбинированные, по среднему уровню сигналов, с ЭВМ в контуре обратной связи, многокомпонентные приборы, приборы для формирования и измерения широкополосной случайной вибрации.

 

Порядок выполнения работы

(Работа выполняется бригадой студентов руководством преподавателя.)

Подготовка приборов стенда к работе.

1. Провести внешний осмотр ПЭВМ и ИВ на отсутствие механических повреждений, проверить наличие в приборах сетевых предохранителей.

2. Установить тумблеры " СЕТЬ" и " ЗАЩИТА" ПЗВМ и тумблер " СЕТЬ" ИВ в нижнее положение (выключить). Кнопки ИВ (" МЕНЬШЕ", " НОРМА", " БОЛЬШЕ" ) отжать.

3. Включить ПЭВМ, для этого тумблер " СЕТЬ" установить в верхнее положение.

При этом должно включится цифровое табло " ВИБРАЦИИ", а светодиод " НЕИСПР" должен погаснуть. При горении светодиода " НЕИСПР" выключить и снова включить тумблер " СЕТЬ". Светодиоды " ОПАСНО" и два крайних светодиода " ЗАЩИТА" могут находиться в любом состоянии. Средний светодиод " ЗАЩИТА" (сигнализирующий о подаче команды защиты) должен быть погашен.

4. При утопленных кнопках переключателя ПЭВМ выполняются функции, соответствующие нижнему ряду гравировок, при отжатых - верхнему.   

 

 Работа приборов стенда в режиме контроля

На приборе ПЗВМ:

1. Выключить тумблер " ЗАЩИТА".

2. Отжать кнопки " ЗАЩ", " ОП", " РАБ/ПРВ" и " ВИБР/УСТ". Включить тумблеры    " КАНАЛ 1", " КАНАЛ 2". Нажать кнопку " СБРОС".

3. Включить тумблер " ЗАЩИТА".

Прибор ПЗВМ готов к работе в режиме контроля.

4. При включении светодиода " НЕИСПР" выключить тумблер " ЗАЩИТА". Нажать кнопку " СБРОС", затем снова включить тумблер " ЗАЩИТА".

 

На приборе ИВ:

1. Нажать кнопку «Сеть»

2. Нажать кнопку «Меньше». Цифровой индикатор ПЗВМ показывает величину виброускорений (м/с). Произвести шестикратное измерение вибраций, результаты занести в таблицу 1.

3. На приборе ИВ нажать кнопку " НОРМА". Включение на ПЗВМ одного из светодиодов " ОПАСНО" информирует о превышении виброускорения опасного уровня по соответствующему каналу. Произвести шестикратное измерение вибраций, результаты занести в таблицу 1.

4. На приборе ИВ отжать кнопку " МЕНЬШЕ" и нажать кнопку " БОЛЬШЕ" (кнопка " НОРМА" может оставаться нажатой). Включение на ПЗВМ среднего светодиода " ЗАЩИТА" сигнализирует о включении исполнительного устройства защиты. При этом включение одного из крайних светодиодов " ЗАЩИТА" информирует, по какому каналу произошло превышение аварийного уровня виброускорения. Произвести шестикратное измерение вибраций, результаты занести в табл. 1.

5. После срабатывания исполнительного устройства привести прибор ПЗВМ в исходное состояние нажатием  кнопки " СБРОС".

6. Светодиоды " ОПАСНО" и " ЗАЩИТА" должны погаснуть, в противном случае через некоторое время необходимо опять нажать кнопку " СБРОС". Если эти светодиоды снова не погаснут, то, следовательно, сигнал пока превышает уровни " ОПАСНО" и " ЗАЩИТА". В это случае через некоторое время еще раз нажать кнопку " СБРОС".

7. Рассчитать и занести в табл.1 средние значения виброускорения. Результаты округлять до сотых долей.

 

Таблица 1 – Результаты измерения вибраций по каналу 1 ПЭВМ

Ступень	Измеренные виброускорения, м/с2						Среднее значение, м/с2
	1	2	3	4	5	6
Меньше
Норма
Больше

 

Содержание отчёта

1. Цель работы.

2. Вибрационные процессы, виды вибраций.

3. Основные параметры вибрации, средства их контроля.

4. Состав лабораторного стенда.

5. Порядок выполнения работы, результаты измерений.

6. Выводы.

Лабораторная работа №3

РАБОЧИХ ОРГАНОВ МАШИН

    

Продолжительность работы – 4 часа.

Элементы машин испытывают переменные (динамические) напряжения. Изменение напряжений является либо следствием изменения величины и положения действующих нагрузок (например на рабочих органах), либо следствием движения самого элемента. Задачами технического диагностирования машин являются: а) определение остаточного ресурса, т.е. длительность времени (наработки), в течение которого гарантирована их работоспособность, б) определение коэффициента запаса прочности, гарантирующего заданную наработку.

Для деталей машин и агрегатов, работающих в условиях динамического нагружения, одной из основных причин выхода из строя является усталостное разрушение. Оно возникает при длительной работе деталей в условиях циклических нагрузок (изгиб, растяжение, сжатие, кручение) при напряжениях значительно ниже предела прочности и предела упругости (пропорциональности) материала, вследствие зарождения и развития усталостных трещин. Под влиянием переменных напряжений происходит местное прогрессирующее рыхление структуры материала и образование микротрещины. Постепенное развитие микротрещины внешне ничем не проявляется до тех пор, пока поперечное сечение не будет ослаблено на столько, что произойдёт внезапное разрушение. Наибольшее напряжение цикла, которое может выдержать материал детали без разрушения при весьма большом (условно задаваемом) числе циклов нагружения «N», называется пределом усталости (выносливости) и обозначается «s_-1». Долговечностью называют число циклов, необходимое для разрушения материала детали при заданной величине (амплитуде) динамических напряжений.

Цель работы: освоение методов и средств измерения динамических напряжений, возникающих в циклически нагруженных деталях для определения запаса прочности.

Общие положения

Реальные материалы обладают свойством упругости, которое заключается в том, что деформации, возникающие под воздействием внешних сил, после разгрузки полностью или частично исчезают. Деформация, исчезающая с прекращением действия сил, называется упругой. Измерение деформаций ведётся с помощью приборов называемых тензометрами. Тензометр состоит из частей, воспринимающих деформацию (тензодатчик), передающих и увеличивающих эффект её действия и устройства для отчёта и регистрации показаний. Тензометрирование наиболее широко применяется для измерения деформаций и напряжений в статически нагруженных конструкциях: мостовые и ферменные конструкции, рамы и станины машин и оборудования. Однако тензометрирование может применяться и для определения деформаций и напряжений в процессе динамического нагружения конструкций.

Виды тензометров.

По назначению различают тензометры: а) для статических измерений (при статических или медленно меняющихся нагрузках), б) для динамических измерений.

В зависимости от длины базы тензометры разделяются на: а) малобазные (0, 5 – 3 мм) для исследования в зонах концентрации напряжений; б) со средними базами (3 – 25 мм) для исследований стержневых конструкций, деталей машин с небольшим градиентом напряжений и образцов; в) с большими базами (более 25 мм) для исследования крупногабаритных конструкций.

По положению измеряемого волокна тензометры делятся на: а) измеряющие деформации на поверхности детали или образца (по действительному волокну); б) измеряющие деформации фиктивного волокна, расположенного на некотором расстоянии от поверхности.

По виду деформации различают тензометры: а) для измерения линейных деформаций (измерение расстояния между ножками тензометра или длины наклеиваемого датчика); б) для измерения деформаций сдвига, при котором две неподвижные по отношению к корпусу прибора ножки устанавливаются на одной линии, а третья, подвижная ножка – на другой, к ней перпендикулярной: измеряется получаемое при деформации изменение прямого угла (сдвиг); в) для измерения нескольких компонентов деформации.

По принципу действия и способу увеличения сигнала различают тензометры:

а) С механической передачей. Деформация воспринимается двумя призмами: неподвижной, соединенной с корпусом прибора, и подвижной, обычно являющейся продолжением главного рычага передаточного механизма. Отсчёт деформации производится визуально по шкале. Увеличение т = 30…200.

б) Оптико-механические. Воспринимающий орган выполнен в виде призм. Увеличение достигается частично рычажной передачей (до т=100), а также использованием светового рычага или микроскопа (увеличение до т=100). Отсчёт ведётся по шкале при помощи зрительной трубы или непосредственно.

в) Оптические. Используется интерференция луча при прохождении его через две плоскопараллельные полупрозрачные пластинки. Приборы позволяют измерять деформацию менее 0, 1 мкм.

г) Звуковые. Величина деформации определяется по изменению частоты звучания стрелы тензометра.

1234567Следующая ⇒

Поделиться: