Диагностика строительных машин / Датчики средств диагностирования строительных машин / Глава 4.3

Датчики для измерения давления жидких и газообразных сред

При диагностировании системы смазки, системы топливоподачи высокого и низкого давления, гидросистемы и других систем тракторов, комбайнов и других машин широко используются методы, основанные на измерении параметров давления жидкости, причем процессы, протекающие в указанных системах, носят в основном как динамический (импульсный), так и статодинамический и статический (медленно меняющийся во времени) характер.

Методы диагностирования, основанные на анализе амплитудно-фазовых параметров давления топлива в топливопроводе высокого давления дизельного двигателя, а также параметров давления газов в процессе сгорания, впуска и очистки цилиндров от остаточных газов, получили значительное распространение. Процессы, протекающие в системе топливоподачи и сгорания топлива, носят характер периодически повторяющихся импульсов с частотой следования до 30 Гц. При анализе давления впрыска значительный интерес представляет высокочастотная составляющая спектра импульса давления, анализ которого проводят по полученным осциллограммам.

Для получения диагностического сигнала в виде импульса давления с четко выраженной высокочастотной составляющей основная роль отводится датчику переменных давлений. Специальные требования, помимо основных эксплуатационных требований, которым должен удовлетворять датчик при измерении переменных давлений, следующие: высокая частота собственных колебаний (конструктивный резонанс); минимальные амплитудно- и фазо-частотные искажения (линейность амплитудно- и фазочастотных характеристик); после подключения к объекту датчик не должен искажать характер изменения контролируемого параметра.

Для измерения амплитудно-фазовых параметров давления топлива и газов дизеля могут использоваться датчики динамических давлений, указанные.

При этом оцениваются следующие диагностические параметры: давление начала впрыска и подачи топлива (измеряется амплитуда давления), длительность нарастания волны давления, продолжительность впрыска топлива секциями насоса, угол опережения впрыска и подачи топлива в каждом цилиндре, давление газов в картере двигателя (измеряется амплитуда каждой полуволны давления), разрежение во всасывающем коллекторе за воздухоочистителем (измеряется угол фазового сдвига колебаний давления и продолжительность импульса давления воздуха, создаваемого каждым цилиндром), продолжительность импульса давления газа в выпускном тракте двигателя.

При диагностировании топливной системы дизелей возникает необходимость осуществлять измерение давлений в различных точках линий низкого и высокого давления. Диапазон измеряемых низких давлений на линии всасывания составляет обычно 0,01- 0,3 МПа, а уровень высоких давлений в нагнетательном тракте 10-40 МПа. Часто требуется обеспечить регистрацию не только переменной, но и постоянной составляющей процесса, например, изменения давления в нагнетательном трубопроводе в период впрыска и остаточного давления между циклами. К особенностям элементов топливной аппаратуры как объекта диагностирования относятся весьма малые объемы каналов и полостей линии высокого давления. Поэтому необходимо, чтобы датчики, устанавливаемые на топливную аппаратуру для проведения измерений, не изменяли заметно величину объемов каналов. При нарушении этих требований возможно искажение характеристики впрыска топлива. Указанные особенности процессов топливоподачи не позволяют использовать для их изучения методы, основанные на применении обычных механических приборов и датчиков, имеющих значительные габариты. Поэтому для диагностирования топливной аппаратуры высокого давления применяют датчики, приведенные: тензорезисторные, пьезоэлектрические, индуктивные.

Применение пьезоэлектрического метода при исследовании давлений в топливоподающих системах целесообразно тогда, когда постоянная составляющая исследуемого процесса либо отсутствует, либо ее определение не является задачей эксперимента. Индуктивные преобразователи позволяют регистрировать как полное давление в нагнетательном тракте, так и остаточное. К достоинствам индуктивного метода следует отнести возможность статической градуировки преобразователей. Тензорезисторные преобразователи также предназначены для измерения полного и остаточного давления в нагнетательном тракте.

Проведенные исследования и анализ материалов исследований позволяют сделать вывод: для измерения параметров давления впрыска и сгорания топлива в производственных условиях следует применять тензорезисторные преобразователи с мостовой схемой типа ИПД-2 (или ЛХ-412), которые в наибольшей мере удовлетворяют комплексу требований, предъявляемых к датчикам при диагностировании указанных систем.

Для исследовательских целей можно применять пьезоэлектрический преобразователь типа ЛХ-604. Он имеет высокую собственную частоту (порядка 30 кГц), линейную частотную характеристику в рабочем диапазоне частот и высокий уровень сигнала, что позволяет детально исследовать характер измеряемого давления при значительной крутизне фронтов исследуемого сигнала (порядка нескольких сотен микросекунд). В качестве вторичной аппаратуры может быть использован, без предварительного усиления сигнала, электронный осциллограф, что является преимуществом при проведении исследовательских работ.

Индуктивные датчики ДД-10 используются в комплекте с усилительно-преобразующей аппаратурой ИД-2И и позволяют регистрировать амплитуду исследуемых процессов в частотном диапазоне до 1000 Гц.

Тензорезисторные датчики ИПД-2 и ЛХ-412, измеряющие статические, медленно изменяющиеся и импульсные давления, имеют малую чувствительность, что требует применения усилителей типа ПА-1 или УТ-4. Однако они наиболее полно соответствуют требованиям технического диагностирования.

Специальными требованиями, предъявляемыми к диагностической аппаратуре при измерении статических и медленно меняющихся процессов, являются: высокая разрешающая способность; стабильность выходной характеристики («нуля» и чувствительности) во времени; минимальная вариация выходного сигнала; оптимальное соотношение чувствительности и полосы пропускания частот и др. Датчики статических и статодинамических давлений жидкостей и газов приведены. Результаты экспериментальных исследований вышеуказанных типов датчиков позволяют сделать вывод о том, что при диагностировании системы смазки, топливоподачи низкого давления и гидросистемы могут быть применены универсальные тензорезисторные датчики типа ИПД-2 или ЛХ-412, для исследовательских целей могут быть применены преобразователи индуктивного типа ДИ и ДД-10, потенциометрические малогабаритные датчики типа ДМП, механотроны.

Для измерения разрежения (отрицательного избыточного давления) на впуске двигателя и малых давлений (давление наддува дизеля) используются потенциометрические датчики МДД-ТЕ±0,3 и тензорезисторные ИПД2-0.06.

Рассмотрим конструктивные особенности и технические данные основных типов датчиков давления.



  
 
  Время генерации страницы: 0,0472 сек.
2007-2024 Ex-Kavator.Ru написать нам
Top.Mail.Ru Яндекс.Метрика