Диагностика строительных машин / Средства и технологии диагностирования строительных машин / Глава 2.4
Приборы
В диагностических стендах стремятся использовать показывающие приборы с крупными шкалами, чтобы оператор во время диагностирования мог, находясь в непосредственной близости от объекта диагностирования, наблюдать за показаниями приборов.
В приборах, показывающих режим работы объекта диагностирования, с целью исключения избыточной информации используют специальные шкалы, имеющие деления или закрашенные зоны только в узком диапазоне, соответствующем установленным допускам на режим работы. Например на шкале электрического термометра, предназначенного для измерения температуры рабочей жидкости в системе гидравлического привода, целесообразно иметь только одно деление - 50°С и закрашенную зону в пределах ±5° С, что соответствует рекомендуемому режиму диагностирования. Применение специальных шкал облегчает отсчет и существенно снижает возможность ошибок при диагностировании.
В последние годы приборостроительная промышленность СССР освоила производство так называемых узкопрофильных показывающих приборов (120х30 и 160x30 мм по лицевой панели). Приборы этого типа обладают рядом достоинств: они занимают по площади в 5-10 раз меньше места, чем приборы обычного исполнения; имеют достаточно высокий класс точности 0,5 и 1,0; снабжены сигнализирующими контактными устройствами.
Среди показывающих магнитоэлектрических приборов широко используют логометры, которыми комплектуются многие выпускаемые промышленностью датчики различных механических величин и температуры. На силовых диагностических стендах часто применяют электромагнитные показывающие приборы для измерения токов и напряжений в приводе стендов.
Электронно-лучевые осциллоскопы широко применяют при диагностировании, они являются составной частью мотортестеров, дизельтестеров и гидротестеров. Осциллоскопы применяют в тех случаях, когда не только амплитуды, но и формы кривых, измеряемых при диагностировании процессов, несут информацию о диагностических параметрах.
Электронно-лучевые осциллоскопы
Электронно-лучевые осциллоскопы (в применении к диагностированию строительных машин) характеризуются:
-размером рабочей части экрана;
-временем послесвечения экрана;
-числом лучей (чаще всего для диагностирования строительных машин используют одполучевые осциллоскопы) ;
-толщиной воспроизводимых на экране линий; диапазоном частот развертки;
-максимально допускаемым значением амплитуды измеряемого сигнала;
-видом синхронизации (внешняя, внутренняя);
-наличием устройств ждущей развертки;
-запаздыванием начала развертки относительно сигнала синхронизации;
-полосой пропускания, определяемой нижней и верхней граничными частотами и возможностью измерения постоянных напряжений. Многолучевые осциллоскопы выпускают не только с черно-белым изображением, но и с разноцветными лучами для удобства одновременного наблюдения нескольких параметров;
-в диагностических устройствах типа мотортестеров иногда применяют по два осциллоскопа: один - рабочий, со сравнительно небольшими размерами экрана, и второй - монитор, имеющий экран больших размеров, что позволяет оператору при подготовке к диагностированию настраивать режим работы объекта диагностирования из кабины автомобиля или другой самоходной машины.
Цифровые измерительные приборы автоматически осуществляют преобразование непрерывной измеряемой величины в дискретную форму и выдают результат измерений в виде числа, появляющегося на отсчетном устройстве или фиксируемого отсчетным устройством. Серийно производят цифровые вольтметры, амперметры постоянного и переменного тока, омметры, частотомеры и комбинированные приборы - вольтом-ампер-фарадометры. Многие из этих приборов без какой-либо переделки применяют для диагностирования строительных машин.
Двоичный код
Для измерения напряжения постоянных токов выпускают цифровые вольтметры: ВК2-20 с пределами измерения 2-Ю-5...200 В, 1Д1516 с пределами измерения 1 Ю-5... 1000 В с пятизначной индикацией; Щ1312 с верхними пределами измерения 1,6... 500 В и четырехзначной индикацией и др.
Для измерений напряжений переменных токов выпускают цифровые приборы: Ф230 с верхними пределами измерений 0,1 ... 3 В в диапазоне частот 20 Гц ... 100 кГц; Ф4850 с пределами измерения 0,1 10 3... 1000 В в диапазоне частот 30 Гц ... 30 кГц и др.
Для осуществления цифропечати данных или ввода их в ЭЦВМ выпускают отдельные аналого-цифровые преобразователи: Ф4881, предназначенный для преобразования постоянных напряжений ±1 В в двоичный 14-разрядный код при классе точности 0,02; Щ68300 - многоканальный быстродействующий аналого-цифровой преобразователь, предназначенный для непрерывного и выборочного преобразования напряжения постоянного тока, а также напряжений инфранизких и звуковых частот в двоичный код и вывода результатов преобразования в ЭЦВМ и другие внешние устройства, серийно выпускаемые отечественной промышленностью.
Также выпускают цифровые измерители отношения напряжений, которые очень удобны для средств диагностирования, поскольку позволяют осуществлять простейшую предварительную обработку результатов прямо в процессе диагностирования. Например, при использовании в качестве диагностических параметров КПД, мощности и других величии, определяемых отношением результатов измерений нескольких параметров. К числу таких приборов относится цифровой вольтметр постоянного тока В2-22 с диапазоном измерения по первому входу 1 Ю-3 ... 1 В и по второму входу 1 10_3 ... 1000 В. Прибор обеспечивает измерения отношений напряжений в диапазоне 0,01...1000 В.
Минимальное эффективное значение
Кроме аналого-цифровых приборов и преобразователей выпускают цифро-аналоговые преобразователи, предназначенные для решения обратной задачи - преобразования показаний цифровых измерительных приборов в непрерывное напряжение (или ток) для записи на самопишущих аналоговых приборах. К числу таких преобразователей относится преобразователь Ф7231, который позволяет преобразовать 11-разрядный двоичный параллельный цифровой код в постоянное напряжение от 0 до 10 и от 0 до 235 В.
При диагностировании строительных машин широко применяют цифровые (электронно-счетные) частотомеры. Их используют для измерения частот вращения в качестве вторичных приборов для датчиков с импульсным выходом (турбинно-тахометрических и камерных расходомеров рабочих жидкостей), а также для измерений интервалов времени. Выпускаемые промышленностью частотомеры снабжены системой памяти и допускают вывод результатов измерений на цифропечатающие устройства.
Наиболее распространенные отечественные электронно-счетные частотомеры имеют следующие основные характеристики:
Минимальное эффективное значение входного сигнала у перечисленных частотомеров не более 0,1 В.
Выпускают также специализированные частотомеры (с ограниченными пределами измерения) для измерения частот вращения в машинах. Цифровые тахометры ТЦ-1 и ТЦ-3 комплектуются индукционными датчиками и специальными зубчатыми колесами, предназначенными для крепления на торцах валов частоты вращения которых измеряют с целью получения импульсов с частотой следования пропорциональной частоте вращения. Прибор ТЦ-1 рассчитан на питание от сети 50 Гц, а ТЦ-3 - от аккумулятора диагностируемой машины.
Светолучевые осциллографы
Светолучевые осциллографы. При помощи светолучевых осциллографов на одной ленте можно одновременно записывать в достаточно широком диапазоне частот (0... 10 кГц) целый ряд измеряемых параметров, что обеспечивает высокую степень наглядности и возможность сопоставления процессов во времени. Погрешность осциллографирования-1..5%. Светолучевые осциллографы можно использовать при диагностировании строительных машин и механизмов, находящихся в самых различных условиях.
Светолучевые осциллографы характеризуются:
-числом гальванометров, которое может быть установлено в осциллографе;
-числом типов гальванометров, которые могут быть использованы в данном осциллографе и гаммой их характеристик;
-типом, материалом и шириной применяемой для регистрации фотоленты (бумажная фотолепта, фотопленка или бумага типа УФ, чувствительная к ультрафиолетовым лучам для получения видимой записи сразу, без химического проявления. Ширина фотоленты - 35, 60г 100, 120, 200 и 240 мм);
-емкостью (5... 40 м) и типом (барабанная или ленточная) кассет;
-диапазон скоростей движения фотоленты для разных типов осциллографов (0,5 ... 10 000 ммс);
-длиной светового указателя;
-типом и мощностью осветителя - лампа накаливания или ртутная лампа (последняя необходима для работы с бумагой типа УФ);
-наличием отметчика времени и частотой отметок времени (1; 10; 50; 100; 200 и 500 Гц);
-температурным диапазоном работоспособности (наличием обогревателя блока гальванометров);
-наличием системы дистанционного управления и устройств, предотвращающих неполадки при регистрации и ошибки при расшифровке (указателей запаса фотоленты, сигнализаторов движения фотоленты, нумераторов кадров записи и осциллограмм).
Промышленность
Промышленность выпускает большое число светолучевых осциллографов, которые отличаются характеристиками и конструктивными формами исполнения отдельных узлов, однако все они построены примерно по одной принципиальной схеме и практически все могут применяться при диагностировании строительных машин. Основные характеристики распространенных типов светолучевых осциллографов приведены.
Электронно-лучевые осциллографы представляют собой осциллоскопы с фотоприставками и применяются при диагностировании строительных машин для регистрации более высокочастотных процессов, чем позволяют светолучевые осциллографы, а также для яркостного накопления информации на фотоматериале. Недостаток электронно-лучевых осциллографов - необходимость химической обработки фотоматериалов.
Самопишущие приборы применяют при диагностировании в ряде случаев вместо светолучевых осциллографов. Запись на самопишущих приборах не требует последующей обработки и хорошо сохраняется во времени (в отличие от осциллографной фотоленты типа УФ). Ограничением для применения самопишущих приборов является возможность регистрации сравнительно низкочастотных процессов.
Отечественная промышленность выпускает несколько типов самопишущих приборов. Технические характеристики некоторых из этих приборов приведены.
Наиболее эффективно применение светолучевых осциллографов при реализации методов эталонных осциллограмм. Процесс постановки диагноза в этом случае может быть легко автоматизирован с применением специальных преобразователей графической информации.
Кроме самопишущих приборов прямого преобразования для диагностирования строительных машин можно применять самопишущие приборы, основанные на методе сравнения: самопишущие мосты КСМ4, потенциометры КСП4 и миллиамперметры КСУ4.
Магнитографы
Магнитографы. Магнитная запись как средство регистрации при диагностировании имеет ряд существенных преимуществ перед другими видами регистрации. В частности, на стационарных, маломобильных и тяжелых машинах можно производить регистрацию диагностических параметров в условиях эксплуатации, а затем обрабатывать эту информацию в лабораторных условиях на стандартных приборах. При магнитной записи имеются возможности широкого варьирования временного масштаба зарегистрированной информации, что существенно расширяет возможности обработки высокочастотных процессов на приборах с ограниченным частотным диапазоном. Соединение участка ленты с записью в петлю позволяет преобразовывать переходные процессы в непрерывно повторяющиеся - квазипериодические, что существенно упрощает средства обработки информации.
В магнитографах для исключения влияния неоднородности магнитной ленты и снижения требований к характеристикам усилителей записи и воспроизведения используют запись по методу частотной модуляции с девиацией частоты до 40%. Некоторые типы магнитографов позволяют также производить запись по методу амплитудной модуляции.
Для регистрации используют магнитную ленту шириной б, 12,7 и 25,4 мм. При этом на 6-миллиметровой ленте можно разместить до трех рабочих каналов, на ленте 12,7 мм размещают 7 каналов, а на ленте 25,4 мм - 14 каналов.
Наиболее целесообразно применение магнитографов при диагностировании для регистрации виброакустических сигналов, поскольку именно эти сигналы нуждаются в обработке на сложных приборах, которые обычно трудно доставить к диагностируемым машинам.
Цифропечатающие устройства
Цифропечатающие устройства устанавливают на выходе цифровых приборов, имеющих кодовый выход. Цифропечатающие устройства удобны для регистрации значений диагностических параметров на нескольких режимах работы объекта диагностирования, а также для длительного хранения информации, с целью прогнозирования остаточного ресурса. В цифропечатающих устройствах для печати цифр применяют обычную рулонную бумагу, не требующую дополнительной обработки до и после печати, отпечатанный результат получается в явном виде, и его можно читать сразу же во время печати, достигаются хорошая плотность печати и высокая контрастность изображения.
Для регистрации результатов широко применяют цифропечатающий механизм МП-16-2, предназначенный для построчной печати в одном экземпляре па бумажной ленте шириной 56 мм.
Отечественная промышленность выпускает и другие печатающие механизмы, которые можно использовать для регистрации результатов диагностирования. К их числу относятся ЦПМ-1, МПУ16-3, ЛМП-ЗМ, ЭУМ-23, ЭУМ-46, АЦПУ-128-2М, АЦПУ-128-ЗМ.
Перфорирующие устойства предназначены для автоматического нанесения чисел в виде пробивок но определенному коду на носителе информации (перфокарте, перфоленте).
На перфорирующем устройстве можно производить автоматическую пробивку числового материала (в виде кода), непрерывно поступающего с диагностического устройства и исходных данных, набранных на клавиатуре клавишных устройств (например, с таблиц для автоматического сравнения результатов диагностирования с допускаемыми значениями при обработке па ЭЦВМ данных для прогнозирования остаточного ресурса).
В простейших перфораторах ПЛ-808 и ПЛ-150 в качестве носителя информации используется бумажная телеграфная лента шириной соответственно 17,4 и 25,4 мм. Число дорожек перфорации 5 или 8, максимальная скорость перфорации 80 и 150 строк в секунду.
Дисплеи
Дисплеи позволяют оперативно представлять информацию на экране электронно-лучевой трубки. Важным преимуществом дисплеев является наглядность получаемого изображения, удобство осуществления диалогового режима работы с ЭЦВМ, возможность преобразования или корректирования изображения. Применяют дисплеи текстовые, графические и универсальные. В средствах технического диагностирования машин чаще применяют текстовые дисплеи (для представления словесно-цифровой информации в мотортестерах для двигателей внутреннего сгорания). В мотортестерах дисплеи заменяют группу показывающих приборов, имеются также конструкции мотортестеров, на экраны которых выводят заключительный диагноз в словесной форме.
Текстовой дисплей содержит электронно-лучевую трубку, буферную намять для автономной регенерации изображения, (енератор знаков, средства формирования и редактирования информации на экране и клавиатуру для ручного ввода текста на экран или его редактирования. На выходе дисплея может быть установлена- пишущая машинка, позволяющая получать документ с записью текста и цифр.
Информационная емкость экрана в зависимости от типа дисплея может составлять 240... 1024 знаков.
Графические дисплеи позволяют вводить на экран вручную или автоматически информацию любого вида, например графики. Графические дисплеи содержат электронно-лучевую трубку, буферную память, генератор знаков, генератор векторов, алфавитно-цифровую клавиатуру для ручного ввода и редактирования текста на экране, функциональную клавиатуру для перемещения светового указателя по экрану, световой карандаш для ручного ввода и корректировки графического изображения. Технические характеристики отечественных электронно-лучевых дисплеев приведены.