Міністерство освіти І науки україни харківська національна академія міського господарства методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни icon

Міністерство освіти І науки україни харківська національна академія міського господарства методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни




Скачати 419.38 Kb.
НазваМіністерство освіти І науки україни харківська національна академія міського господарства методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни
Сторінка1/3
Дата08.06.2012
Розмір419.38 Kb.
ТипДокументи
  1   2   3


МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ


ХАРКІВСЬКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ МІСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА


МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

З ДИСЦИПЛІНИ

МЕХАНІЧНЕ ОБЛАДНАННЯ

РУХОМОГО СКЛАДУ МІСЬКОГО ЕЛЕКТРИЧНОГО ТРАНСПОРТУ”

(для студентів 3-4 курсів денної і заочної форм навчання спеціальності 7.092202 – «Електричний транспорт»)


ХАРКІВ – ХНАМГ   2007


Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни “Механічне обладнання рухомого складу міського електричного транспорту” (для студентів 3-4 курсу денної і заочної форм навчання спеціальності 7.092202 – «Електричний транспорт»). – Укл. Скурихін І.Л., Мінєєва Ю.В. – Харків: ХНАМГ, 2007. – 48 с.


Укладачі: І.Л.Скурихін;

Ю.В.Мінєєва.


Рецензент: доц., канд. техн. наук О.М.Кузнецов.


Схвалено кафедрою електричного транспорту

протокол № 8 від 6.03.2007


ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1

^

Конструкція й принцип дії приладів для випробування


механічного обладнання рухомого складу (РС) міського електротранспорту


1.Мета роботи

1.1. Вивчення конструкції пристроїв і принципів дії приладів, що використовують для випробування механічного обладнання РС.

1.2.Здобуття навичок для використання приладів різних типів при випробуванні механічного обладнання.


2. Загальні положення

Вимірювальним приладом називають засіб вимірювання, що призначається для вироблення сигналу вимірювальної інформації у доступній формі для безпосереднього сприймання спостерігачем. Пристрої розподіляють на показуючі та реєструючі. Показуючі вимірювальні пристрої (наприклад, манометри) призначаються тільки для відлічування, а реєструючі (самописні й друкуючі) – для реєстрації показників.


2.1. Вимірювання тиску робочих середовищ

Вимірювальні прилади, які призначені для вимірювання тиску, називають манометрами (Держстандарт 8.271-77). Тиск робочих середовищ приводів вимірюють деформаційними, електричними і рідинними манометрами.


2.1.1. Деформаційні манометри

Вказані манометри – це трубчато-пружинні вимірювальні засоби, робота яких базується на використанні деформації трубчатої пружини еліптичного чи площинно овального перерізу під дією вимірюваного тиску (рис.1). Вони складаються з 1- штуцер, 2- основа, 3- трубчаста пружина, 4- корпус, 5- шкала, 6- стрілка, 7- зубчастий сектор, 8- тяга. Манометри виготовляють з верхньою межею вимірювання 0.06; 0.1; 0.16; 0.25; 0.4; 0.6; 1.0; 1.6 і т.д. до 100 МПа.

Робоча межа вимірювання повинна дорівнювати 3/4 верхньої межі при постійному тиску й 2/3 – при змінному тиску.

Манометри виготовляються таких класів точності: технічні – 1.5; 2.5; 4, лабораторні – 0.4; 0.6; 1.

Зразкові пружинні манометри застосовують для перевірки технічних манометрів і виконання точних вимірювань тиску під час проведення досліджень. Конструкція цих манометрів аналогічна технічним, але з більш ретельно відпрацьованим передавальним механізмом. Прилади виготовляють з діаметром корпусу 160 або 250 мм, з верхньою межею вимірювання у діапазоні змін від 0.1 до 60.0 МПа, а також з класами точності 0.16, 0.25. Шкала зразкового манометра наносять в умовних одиницях (поділках).

Електричні манометри є вимірювальними установками, що складаються з вимірювального перетворювача тиску (ВП) і повторних електричних вимірювальних приладів (ЕВП). Електричні манометри можуть бути п’єзоелектричні, тензометричні, опору й ін. Принцип дії манометра опору базується на залежності електричного опору чутливого елемента перетворювача від вимірюваного тиску.

На рис.2,а зображено вимірювальний перетворювач тиску (манометричний датчик МД). Первісним перетворюючим елементом перетворювача тиску (ПТ) є гофрована мембрана 2, встановлена в стальний корпус 1 з кришкою 4. Корпус 1 має штуцер для приєднання перетворювача до лінії гідро- або пневмомережі. За наявності пульсації вимірюваного тиску в штуцері корпусу встановлюють демпфер. Для запобігання руйнування мембрани при підвищеному тиску в корпусі встановлено профільований натиск з легкоплавкого сплаву. Проміжним перетворюючим елементом є передавальний механізм, що складається із штоку 6 з важелем 7, повзуна 8, плоскої пружини 9. Повзун 8 кріпиться шарнірно на стояку 5 і з’єднаний з важелем 7. Нижній кінець штока 6 притискується до мембрани 2 за допомогою плоскої пружини 9. Передавальним перетворюючим елементом ПТ є потенціометричний перетворювач 12, увімкнений за схемою подільника електричної напруги. Повзун 11 потенціометра закріплений на важелі 8. ПТ зверху закритий герметичним кожухом 10, що має штепсельне рознімання, призначене для приєднання перетворювача тиску до мережі живлення постійного струму і до повторного вимірювального приладу (вольтметра, амперметра).

Принцип дії ПТ такий. При підведенні до камери А робочого середовища під тиском мембрана деформується. Лінійна осьова деформація передається до штоку 6, який повертає важіль 8. Повзун 11 переміщується по потенціометру 12, тобто кожному значенню вимірюваного тиску відповідає визначене положення ковзаючого повзуна щодо потенціометра, а отже, і вихідний відносний опір. Якщо повний опір потенціометра відповідає верхній межі виміру, то за вимірюваним значенням вихідного електричного опору можна знайти вимірюваний тиск Р згідно з виразом


(1)

де Р в.пр - верхня межа вимірювання перетворювача тиску, мПа;

Rвих - вихідний електричний опір, Ом;

Rзаг - повний опір потенціометра, Ом.

На рис.2, б показано електричну схему манометра опору, що складається з перетворювача тиску (ПТ), повторного вимірювального пристрою (ВП) і джерела живлення (ДЖ). Джерелом живлення є випрямляч мережі типу ВМ-4, що складається з трансформатора (ТР) і силового випрямляча (СВ). Випрямляч підключається до мережі змінного струму напругою 127 або 220 В і дає постійний струм напругою 6 В.



Рис. 1 - Манометр з одновитковою трубчатою пружиною







Рис. 2 - Манометр опору:

а) конструкція; б) електрична схема

Рідинні манометри використовують в лабораторних умовах для вимірювання невеликого тиску. Принцип їх дії ґрунтується на врівноваженні вимірюваного тиску або різниці тиску робочого середовища тиском стовпчика рідини.

Одним з видів рідинних манометрів є V- подібний манометр, що складається з двох скляних трубок. Трубки заповнені врівноваженою рідиною, наприклад, ртуттю або підфарбованою водою. Одна трубка контактує з вимірюваним середовищем (Р вим), а друга – з атмосферою (Р атм). При ввімкненні манометра вимірюваний тиск врівноважується стовпчиком рідини висотою h, що відліковується за двома рівнями трубок. Вимірний тиск визначають за формулою


(2)


де h - висота стовпчика врівноважуючої рідини, м;

Р - вага, Н;

V - об’єм рідини.


2.2 Вимірювання витрат робочих середовищ

На рис.3,а зображено витратомір зі звужуючим пристроєм. Витратомір складається з патрубків 1, 3, між якими встановлено звужуючий пристрій, виготовлений у вигляді витратомірного сопла 2. З’єднання патрубків – фланцеве. Звужуючий пристрій використовується для місцевого стискання середовища і є первинним перетворювачем, а вимірювальними приладами є манометри МН1 та МН2, призначені для виміру перепадів тиску протікаючого середовища перед і після звужучого пристрою. Принцип дії цього пристрою полягає у тому, що внаслідок звуження перерізу потоку вимірюваного робочого середовища утворюється перепад тиску, що залежить від витрат середовища. При цьому, залежність між вказаними параметрами прямо пропорційна. На практиці для підвищення точності виміру використовують промислові диференційні манометри.

Ротаметри відносяться до витратомірів постійного перепаду тиску. На рис.3,б зображено ротаметр, що складається із скляної або металевої конусної трубки 1, всередині якої розташовано циліндричний поплавок 2. Ротаметр встановлюють у вертикальних трубопроводах з висхідним потоком вимірювального середовища. Принцип його дії такий: робоче середовище, яке протікає через ротаметр, потрапляє в конусну трубку 1, піднімає, залежно від витрат, до відповідної висоти поплавок 2, а потім, коли буде подолано кільцевий проміжок між поплавком і трубкою, виходить з ротаметра. Таким чином, при будь-яких витратах робочого середовища на поплавок діє сила від перепаду тиску, що з’являється внаслідок звуження потоку в кільцевому проміжку, котрий врівноважується вагою поплавка.

У стані рівноваги матимемо


(3)


де mn - вага поплавка, Н;

P1 та P2 - тиск робочого середовища перед і після поплавка, мПа;

Sn - площа поплавка, .



Рис. 3,а   Витратомір iз звужуючим пристроєм Рис. 3,б   Ротаметр




Рис. 4 - Схема магнітного тахометра


2.3 Вимірювання частоти обертання

Для вимірювання частоти обертання валу переважно використовують магнітні (магнітоіндукційні) тахометри.

Принцип дії магнітного тахометра такий (рис.4). Під час обертання ведучого валика 11 через кутовий редуктор 9,10 обертається і магнітний вузол 8, що складається з двох жорстко з’єднаних між собою плат, на яких знаходяться постійні магніти 6. Обертаюче магнітне поле, що створюєть магнітний вузол 8, індукує в чутливому елементі (струмопровідному диску 7) вихрові струми. Внаслідок взаємодії обертаючого магнітного поля з індукційними струмами виникає обертальний момент, що намагається повернути чутливий елемент у напрямку обертання магнітного вузла. Обертальному моменту чутливого елемента 7 протидіє момент спіральної пружини 5. Через те, що момент чутливого елемента пропорційний частоті обертання магнітного вузла, а момент спіральної пружини пропорційний куту її закрутки, то кут повороту чутливого елемента пропорційний частоті обертання магнітного вузла і, отже, частоті обертання ведучого вала. Завдяки цьому шкала 2 тахометра виходить рівномірною. Позначаючу стрілку 1 кріплять до осі чутливого елемента. Для зменшення амплітуди коливання стрілки і полегшення відліку показань, рухому стрілку тахометра демпфіровано. Магнітоіндуційний демпфер складається з рухомого струмопровідного (алюмінієвого) диску 3 і нерухомої магнітної системи з постійними магнітами 4. При обертанні рухомої системи магнітний потік магнітів 4 наводить у диску 3 вихрові струми, що взаємодіють з магнітним потоком, і створюють момент, що гальмує рухому систему. Якщо диск 3 нерухомий, то гальмівний момент дорівнює нулю.


2.4 Вимірювання температури робочого середовища



а)



б)


а)


б)

Рис. 5   Термометри



Рис. 6 – Термометр опору(зовнішній вигляд)


Температуру робочого середовища визначають термометрами. Термометром називають пристрій вимірювання (сукупність засобів вимірювання), призначений для вироблення сигналу температурної інформації у зручній формі для безпосереднього сприйняття спостерігачем, автоматичної обробки, передачі й використання в автоматичних системах керування. За принципом дії їх ділять на термометри розширення, опору й термоелектричні (Держстандарт 13417-76).

У термометрах розширення використовують залежність зміни об’єму термометричної речовини від температури. Термометри розширення поділяють на рідинні й манометричні. Через те, що використовують різну термометричну рідину, розрізняють ртутні, спиртові й інші термометри.

На рис.5,а зображено скляний ртутний технічний термометр, що складається з резервуара 1, капілярної трубки 2, шкали 3 і зовнішньої скляної оболонки 4. Принцип дії рідинного термометра базується на використанні теплового розширення термометричних рідин. Температуру відліковують за висотою рівня у капілярній трубці.

На рис.5,б зображено манометричний термометр, він складається з термобалона 1, що вставлений у вимірюване робоче середовище, манометричної трубчатої пружини 5, діючої за допомогою тяги 6 на стрілку 4, і капіляра 3, який з’єднує пружину з термобалоном. Штуцер 2 призначений для встановлення термобалона в баках й інших пристроях. Термосистему термометра заповнено термометричною речовиною (найчастіше рідиною). Принцип дії манометричного термометра базується на використанні залежності тиску речовини від температури при постійному об’ємі. При нагріванні термобалона, підвищується тиск термометричної рідини. Під дією тиску цієї рідини відбувається деформація трубчатої пружини. Переміщення рухомого кінця трубчатої пружини за допомогою тяги 6 викликає пропорційне зміщення стрілки 4.

Термометр опору є вимірювальним приладом, що складається з термоутворювача, джерела електричного струму і повторного приладу. На рис.6,а подано конструкцію чутливого елемента термоутворювача, що складається з цилиндрічної пластмасової колодки 1, на яку навита спіраль 2 з тонкого мідного дроту. Чутливий елемент вставлено у тонкостінну гільзу, а потім - у зовнішній захисний чохол.

На рис.6,б зображено зовнішній вид мідного термоперетворювача, що складається з чутливого елемента 1, захисної арматури 2, рухомого штуцера 3 і кабельного виводу 4. Принцип дії термоперетворювача базується на використанні залежності електричного опіру чутливого елемента від температури. З підвищенням температури опір чутливого елементу зростає. Для вимірювання опору термоперетворювача застосовують такі повторні електричні прилади: автоматичні вимірювальні мости або магнітоелектричні логометри.

Конструктивно термоперетворювач (рис.7,а) виконано наступним чином: термоелектроди 8 з хромелю і копелю впаяні срібним припоєм у латунний наконечник 6 і знаходяться у двох трубах 7. Латунний наконечник 6 вставлено у захисну арматуру 5 до упору. Вільні кінці термоелектродів з’єднані із затискачами 3 контактної колодки, що знаходиться в корпусі головки 2. Для підключення зовнішніх з’єднань дротів використовують штуцер 1. Термоперетворювач кріпиться в корпусі виробу за допомогою рухомого штуцера 4.

Принцип дії термоелектричних термометрів базується на властивості металів і сплавів утворювати термоелектрорушійну силу (термо-ЕРС), що залежить від температур t1 і t2, місця з’єднання (спаю) кінців двох різнорідних провідників А і В (термоелектродів), які утворюють чутливий елемент термоелектричного перетворювача – термопару 1 (рис.7,б). Спай 1, вставлений у вимірюване середовище, має назву робочого кінця перетворювача, а спай 2 і 3 – вільних кінців. Як повторні прилади (ПП), працюючі з термоелектричними перетворювачами, використовують магнітоелектричні мілівольтметри і потенціометри.

За допомогою дротів 2 термоелектричний перетворювач 1 (рис.7,в) з’єднано з компенсаційною коробкою 3. Компенсаційна коробка типу КТ-54 зібрана за схемою врівноваженого моста, постійними плечами якого є резистори R1, R2, R3, а змінними R4. Додатковий резистор Rд використовують для обмеження струму, який потребує міст. Термоелектричний перетворювач 1 і повторний прилад 4 підключені послідовно до діагоналі мосту ab, а джерело живлення 5 і додатковий резистор Rд - до діагоналі сd. Джерелом живлення служить випрямляч мережі типу ВМ-4, що складається з трансформатора ТР і силового випрямляча (СВ), і підключається в мережу змінного струму напругою 127 або 220 В, внаслідок чого отримують постійний струм напругою 4 В.

Термоелектричні термометри застосовують залежно від використаних металів термоелектродів для виміру температури в діапазоні 200-600 й 300-16000С.



Рис. 7 - Термоелектричний термометр:

а) конструкція; б) схема; в) електрична схема



Рис. 8- Балансирний електродвигун з ваговим пристроєм

2.5. Вимірювання обертального моменту

Обертальний момент вимірюють балансирними динамометрами або торсіометрами. Найбільше поширення здобули балансирні динамометри, що поділяють за принципом створення реактивного моменту на електричні, гальмові, гідравлічні й механічні. Динамометри (ДМ) встановлюють між двигуном і дослідним об’єктом. Для вимірювання середнього значення обертального моменту під час випробувань в установленому режимі, застосовують спеціальні привідні електродвигуни (ЕД), в балансирному виготовленні з ваговим пристроєм. На рис.8,а зображено балансирний електродвигун 2, корпус якого встановлено на опорних підшипниках стояка 1. До корпуса електродвигуна жорстко закріплено важіль 3 з ваговим пристроєм 4 (рис.8,б). Під час випробувань вимірюють зусилля Р на плече l. Обертальний момент визначають за формулою


(4)

де ^ Р - сила, діюча на плече під час випробувань, Н;

Р1 - сила, діюча на плече l під час холостої роботи електродвигуна без насоса, Н;

l - довжина плеча, м.


^ 3. Порядок роботи

    1. Вивчити конструкцію і принцип дії приладів за наведеним вище описанням, а також на макетах і розрізних натурних зразках.

    2. Зробити заміри окремих параметрів у лабораторії кафедри.

    3. Оформити роботу в журналі лабораторних робіт, де треба подати схеми (ескізи) приладів, опис їх дії і результати вимірювань.



^ ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 2


ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТІВ ВИМІРЮВАНЬ НА ЕОМ


  1. Мета роботи

Придбання навичок з обробки результатів лабораторних досліджень методами математичної статистики за допомогою ЕОМ.


^ 2. Загальні положення

Під час здійснення вимірювань в процесі проведення лабораторних робіт виникають похибки, пов’язані з конструктивними особливостями лабораторного стенду, процесом перетворення механічних величин в електричні, посиленням сигналів, а також візуальним фіксуванням вихідних параметрів. Крім цих похибок у процесі замірів накопичуються й випадкові, що в сукупності призводять до розкиду експериментальних даних.

Масив лабораторних значень параметрів може бути апроксимований сучасними методами математичної статистики, зокрема, методом найменших квадратів. Сутність цього методу полягає в тому, що сума квадратів відхилень по всьому масиву експериментальних даних від відповідних імовірних значень, що знайдені з апроксимованого виразу, обертає в мінімум.

Умову найменших квадратів записуємо у вигляді


, (1)


де А, В … Н – коефіцієнти апроксимованої функції;

Рi - значення сили, що викликає прогин;

?(fi) - сила, обчислена з аналітичного виразу, що апроксимує ту чи іншу закономірність.

У цьому випадку величину Z можливо тепер розглядати як функцію від цих невизначених коефіцієнтів A,B,..H. Задача знаходження регресії уявляє собою знаходження набору коефіцієнтів, при яких величина Z була мінімальна.

У математичній статистиці, як правило, розглядають лише такі функції f(x), які можна диференціювати за усіма коефіцієнтами. При цій умові знаходження мінімізуючого набору коефіцієнтів перетворюється в нескладну задачу математичного аналізу. Як відомо, необхідною умовою мінімуму диференціюючої функції багатьох змінних функцій Z є виконання рівнянь:


(2)


Ці рівняння можна розглядати як рівняння відносно A,B,..H. У математичній статистиці їх звуть нормальними рівняннями.

Використовуючи правила диференціювання, нормальним рівнянням після невеликих змін можна придати наступний вигляд:

Методика знаходження кореляційного рівняння різного ступеня за допомогою метода найменших квадратів реалізована у вигляді робочої програми апроксимації експериментальних спостережень за допомогою ЕОМ.


(3)

Для оцінки збіжності між експериментальними та імовірними значеннями у розглянутому діапазоні зміни перемінної треба обчислити відносну похибку для кожного значення за допомогою формули


(4)

де Уе - експериментальні значення функції;

Ур - розрахункові (імовірні) значення функції.


Використовуючи масив одержаних значень відносної похибки знаходимо середнє значення цього показника для відповідного рівняння в цілому згідно з виразом

(5)


де N - кількість експериментальних даних.

  1   2   3

Схожі:

Міністерство освіти І науки україни харківська національна академія міського господарства методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни iconМіністерство освіти І науки України Харківська національна академія міського господарства методичні вказівки до виконання лабораторних робіт
Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни "Харчова хімія" (для студентів 1 – 2 курсів денної та заочної форм...
Міністерство освіти І науки україни харківська національна академія міського господарства методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни iconМіністерство освіти І науки, молоді та спорту україни харківська національка академія міського господарства методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисциплін «Топографія»
Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Топографія», «Геодезія», для студентів спеціальностей 080101 «геодезія,...
Міністерство освіти І науки україни харківська національна академія міського господарства методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни iconМіністерство освіти І науки? Молоді та спорту україни харківська національна академія міського господарства
Методичні вказівки з самостійного вивчення дисципліни, практичних занять І виконання контрольних робіт з дисципліни
Міністерство освіти І науки україни харківська національна академія міського господарства методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни iconМіністерство освіти І науки україни харківська національна академія міського господарства
Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт та самостійної роботи з дисципліни «основи геодезії» (для студентів 1 та 3 курсів...
Міністерство освіти І науки україни харківська національна академія міського господарства методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни iconМіністерство освіти І науки україни харківська національна академія міського господарства
Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Автоматизований електропривод» (для студентів 4 курсу всіх форм...
Міністерство освіти І науки україни харківська національна академія міського господарства методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни iconМіністерство освіти І науки, молоді та спорту україни харківська національна академія міського господарства методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни «інформаційні технології в прикладній та інженерній екології»
«Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування»
Міністерство освіти І науки україни харківська національна академія міського господарства методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни iconМіністерство освіти І науки україни харківська національна академія міського господарства
Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт та самостійної роботи з дисципліни «інженерна геодезія» (для студентів 1 курсу...
Міністерство освіти І науки україни харківська національна академія міського господарства методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни iconМіністерство освіти І науки україни харківська національна академія міського господарства
Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з електротехніки на стендах уілс-1 (для студентів 2 – 3 курсів спец усіх форм...
Міністерство освіти І науки україни харківська національна академія міського господарства методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни iconМіністерство освіти І науки України Харківська національна академія міського господарства
Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни "Захист від корозії" (для студентів 2 курсу денної та 1 – 2 курсів...
Міністерство освіти І науки україни харківська національна академія міського господарства методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни iconМіністерство освіти І науки України Харківська національна академія міського господарства методичні вказівки до лабораторних робіт з колоїдної хімії
Методичні вказівки до лабораторних робіт з колоїдної хімії (для студентів 3 курсу денної форми навчання спеціальності 092601 – „Водопостачання...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи