ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ КАНАЛОВ
Известно, что эффективное проходное сечение (гидравлическое сопротивление) μf деталей топливной аппаратуры (ТА) высокого давления дизелей оказывает существенное влияние на показатели топливоподачи [1]. С целью снижения неравномерности подачи топлива по цилиндрам дизеля необходим подбор комплектов ТА с учетом μf элементов. Для этого ремонтные предприятия должны быть обеспечены соответствующими средствами контроля, отвечающими следующим требованиям: достаточная точность (не хуже 0,5-1,0 %); воспроизводство условий контроля, близких к реальным условиям работы ТА; минимальная трудоемкость испытаний; универсальность по отношению к различным элементам ТА; простота обслуживания и надежность в работе.
Для определения эффективного проходного сечения μf деталей линии высокого давления могут использоваться пневматические и гидравлические устройства [2, 3].
Их принцип действия основан на использовании уравнения неразрывности потока:
Q = μf (1)
где Q - расход жидкости (газа) через контролируемый элемент, м3/с;
μ - коэффициент расхода жидкости (газа) через элемент;
f - площадь поперечного сечения канала элемента, м2;
μf - эффективное проходное сечение элемента, м2;
Р1, Р2 - давление на входе и выходе элемента, Па;
ρ - плотность жидкости (газа), кг/м3.
Из пневматических устройств наибольшее распространение получили приборы с водяным манометром «солекс» и длиномеры-ротаметры.
Пневматические приборы "солекс" работают по принципу замера давления воздуха Р2 в воздушной камере прибора при обеспечении постоянного давления Р1 в его баллоне.
Из уравнения (1) имеем:
. (2)
Рассмотрим влияние отдельных параметров процесса измерения μf на величину Р2, используя метод малых отклонений [4]. Для этого прологарифмируем уравнение (2):
ln Р2 =ln [(μf)2 × 2/ρ × Р1 -Q] - ln (μf)2 -ln 2/ρ. (3)
Продифференцировав это выражение, получим:
.(4)
Умножив и поделив первый члeн уравнения (4) на Р1 , второй - на ρ, третий - на μf и считая малое приращение функции равным дифференциалу функции в окрестности заданной исходной точки, то есть , получим:
(5)
или
,(6)
где δР2 - относительное измерение давления Р2 при изменении параметров правой части уравнения (6) в некоторой окрестности исходного состояния; k1 - численные коэффициенты, равные значениям соответствующих частных производных в исходной точке, то есть при заданных начальных значениях.
. (7)
Приняв за исходное состояние параметров их среднее значение, получим уравнение, представляющее собой метрологическую модель процесса измерения μf элементов ТА с помощью прибора "солекс":
. (8)
Из выражения (8) следует, что при увеличении Р1 на 1%, при прочих неизменных параметрах, Р2 увеличится на 2,51%. При увеличении μf или уменьшении Q на 1% Р2 увеличится на 3,02%. Увеличение ρ на 1% приводит к уменьшению Р2 на 1,51%.
Стабилизатор и регистратор давления Р1 в приборе "солекс" обеспечивает поддержание Р1 с точностью до 1%. Таким образом, при заложенной в приборе погрешности Р1 в 1% величина Р2 изменится на 2,5%, т.е. уже по этому параметру прибор "солекс" не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к подобным устройствам по классу точности. Кроме того, измеритель Р2, выполненный в виде водяного манометра с визуальным отсчетом значения Р2 по мениску воды в манометрической трубке, обеспечивает точность измерения не выше 3 класса.
Пневматические длиномеры-ротаметры работают по принципу замера мгновенного расхода воздуха при автоматическом обеспечении постоянного перепада давления на чувствительном элементе - поплавке.
Выполнив аналогичные преобразования уравнения (1), используя метод малых отклонений, получим метрологическую модель процесса измерения μf элементов ТА с помощью ротаметра:
.(9)
Из уравнения (9) видно, что нестабильность параметров процесса измерения μf с помощью ротаметра оказывает менее заметное влияние на точность измерения по сравнению с прибором «солекс». Однако сам способ замера расхода воздуха Q с помощью поплавка в конусообразной трубке вносит погрешность до 2%.
Разработаны гидравлические устройства перепада давления [3] для определения пропускной способности распылителей форсунок путем создания в объеме начального давления топлива, сообщения этого объема с распылителем в течение заданного промежутка времени, измерения остаточного давления и сравнения результата с эталоном.
Метрологическая модель процесса измерения μf с помощью такого устройства:
(10)
Точность измерения этим устройством в большой степени зависит от плотности топлива в системе устройства. Стенды же, которые оборудуются приставками-измерителями μf, не имеют устройств стабилизации температуры, а значит и плотности рабочей жидкости. Кроме того, гидравлическое устройство перепада давления не может быть использовано для проверки μf других элементов ТА, имеющих эффективное проходное сечение, значительно большее, чем у много дырчатых распылителей.
Поэтому очевидна необходимость в другом способе определения μf элементов ТА, свободном от перечисленных выше недостатков, позволяющем повысить точность измерений и применимым для различных деталей линии высокого давления.
Если стабилизировать значения Р1, Р2, ρ во времени независимо от состояния контролируемого элемента, то выражение (1) примет вид:
(11)
где С1 - постоянная, зависящая от конструкции прибора.
Гидравлические стенды постоянного напора, основанные на использовании условия (11) могут применяться без переделок для измерения μf различных деталей и узлов ТА. Принцип их действия основан на измерении объема жидкости, протекающей через контролируемый элемент при стабилизированных Р1, Р2, ρ и t.
Метрологическая модель процесса измерения μf с помощью стенда постоянного напора:
(12)
Анализируя модель (12), убеждаемся, что точность измерения при ее использовании высока. Нестабильность параметров оказывает незначительное влияние на точность.
Однако стенды постоянного напора имеют визуальный отсчет накопленной жидкости и не позволяют автоматизировать процесс испытаний.
На основании изложенного следует, что ни одно из существующих устройств не отвечает в полной мере предъявляемым к ним требованиям по точности измерений, универсальности по отношению к различным элементам ТА, условиям автоматизации и трудоемкости испытаний.
С целью устранения указанных недостатков разработан автоматизированный стенд для контроля μf составляющих элементов комплекта ТА [5].
В основу определения μf элементов положено измерение времени заполнения заданного объема жидкостью через контролируемый элемент при постоянном перепаде давления жидкости на входе и выходе элемента.
Перепишем условие (2) в виде:
(13)
где V - постоянный объем измерительной емкости, м3;
C2 - постоянная устройства;
t - время заполнения объема V, с.
Стенд, работающий на основе условия (13), позволяет автоматизировать процесс испытаний и документирования их результатов, универсален по отношению к различным элементам ТА, дает возможность максимально приблизить условия испытаний к реальным условиям работы ТА на дизеле.
Процесс измерения μf элементов ТА с помощью автоматизированного стенда описывается метрологической моделью следующего вида:
(14)
Таким образом, точность определения μf элементов на данном стенде соответствует предъявляемым требованиям и, учитывая автоматизацию процесса испытаний, получение высокой достоверности результатов и возможность применения современной цифровой измерительной аппаратуры, предпочтение следует отдать этому стенду.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Методы оценки технического состояния, эксплуатационной экономичности и экологической безопасности дизельных локомотивов: Монография / Под ред. А.И. Володина. - М.: ООО «Желдориздат», 2007. - 264 с.
- Денисов А.А., Нагорный В.С. Пневматические и гидравлические устройства автоматики. - М.: Высшая школа, 1978. - 213 с.
- А.С. 1011891 (СССР). Способ определения пропускной способности распылителя форсунки / Белорус. ин-т инж. ж.-д. трaнcп.: Авт. изобрет.: Р.К. Гизатуллин, Б.А. Чмыхов, Г.Б. Федотов, Г.В.Никонов, П.В. Кулаев. - Заявл. 11.03.81 № 3259363/25-06; Опубл. в Б.И., 1983. - №4. - МКИ F02М65/00.
- Черкез А.Я. Инженерные расчеты газотурбинных двигателей методом малых отклонений. - М.: Машиностроение, 1975. - 380 с.
- Стенд для измерения гидравлического сопротивления узлов и деталей топливной аппаратуры / П.Н. Блинов, А.И. Володин, В.П. Шаповал, А.М. Сапелин // Исследование надежности и экономичности дизельного подвижного состава. - Омск, 1981. - с.27-29.
Статья в формате PDF 125 KB...
24 04 2024 8:28:38
Статья в формате PDF 252 KB...
23 04 2024 21:38:30
Статья в формате PDF 121 KB...
22 04 2024 4:57:52
Статья в формате PDF 115 KB...
21 04 2024 19:39:30
Статья в формате PDF 373 KB...
20 04 2024 14:26:50
Статья в формате PDF 109 KB...
19 04 2024 18:56:19
Статья в формате PDF 129 KB...
18 04 2024 10:17:49
Статья в формате PDF 106 KB...
17 04 2024 18:24:51
Статья в формате PDF 127 KB...
16 04 2024 4:45:29
Экспериментальные исследования на участке распространения пород ледового комплекса выявили увеличение глубины сезонного протаивания и повышение температуры грунтов на прилегающей к железной дороге просеке. Установлено поднятие верхней границы многолетнемерзлых пород под высокой насыпью и низкой насыпью с теплоизолирующим материалом, отсыпанных в зимний сезон. Отмечено формирование чаши протаивания при отсыпке нулевой насыпи в теплый период с удалением сезонноталого слоя в её основания. Предложены мероприятия обеспечивающие устойчивость земляного полотна. ...
15 04 2024 2:50:55
Статья в формате PDF 118 KB...
14 04 2024 7:45:43
Статья в формате PDF 113 KB...
13 04 2024 19:53:21
Статья в формате PDF 109 KB...
11 04 2024 17:12:54
Статья в формате PDF 263 KB...
10 04 2024 14:23:17
Статья в формате PDF 311 KB...
09 04 2024 15:46:19
Статья в формате PDF 115 KB...
07 04 2024 20:33:47
Статья в формате PDF 256 KB...
06 04 2024 19:48:16
Статья в формате PDF 284 KB...
05 04 2024 21:50:27
Статья в формате PDF 253 KB...
04 04 2024 3:35:16
Статья в формате PDF 321 KB...
03 04 2024 6:21:19
Статья в формате PDF 113 KB...
02 04 2024 0:24:43
Статья в формате PDF 192 KB...
01 04 2024 8:49:18
Статья в формате PDF 254 KB...
31 03 2024 13:59:23
30 03 2024 20:17:34
Статья в формате PDF 114 KB...
29 03 2024 15:20:37
Статья в формате PDF 107 KB...
27 03 2024 14:18:43
Статья в формате PDF 315 KB...
26 03 2024 16:54:16
Статья в формате PDF 150 KB...
25 03 2024 3:44:10
Статья в формате PDF 114 KB...
24 03 2024 2:20:53
Статья в формате PDF 106 KB...
23 03 2024 2:55:51
Статья в формате PDF 116 KB...
22 03 2024 8:47:57
Статья в формате PDF 113 KB...
21 03 2024 21:55:49
Статья в формате PDF 298 KB...
20 03 2024 22:42:22
Статья в формате PDF 263 KB...
18 03 2024 11:43:19
Статья в формате PDF 123 KB...
17 03 2024 9:48:55
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::