Экспериментальное исследование процессов

Тематические материалы Презентация

Современный инженер должен не только обладать специальными знаниями, но внедрять, применять новейшие технологи для достижения поставленной задачи, т.е. "идти в ногу со временем". В МГТУ им. Н. Э. Баумана данное направление является одним из приоритетных при подготовке специалистов.

В связи с бурным развитием компьютерных технологий, в настоящее время появилась возможность экспериментально наиболее полно исследовать процессы, происходящие в рабочей камере поршневого насоса.

Для этих целей был разработан и изготовлен испытательный стенд, который используется не только для научных экспериментов, но и для проведения учебного процесса со студентами кафедры "Гидромеханика, гидромашины и гидропневмоавтоматика" факультета "Энергетическое машиностроение" МГТУ им. Н. Э. Баумана. Благодаря ему, студенты могут познакомиться с современными методами получения информации о диагностируемой машине, сравнить результаты с теоретическими, уяснить преимущества использования ПК при проведении экспериментальных исследований.

Для стенда изготовили прочный металлический каркас, обеспечивающий жесткость крепления всех элементов стенда и удобство проведения эксперимента. В конструкции была учтена возможность последующей его модернизации. Были предусмотрены крепления для дополнительного электродвигателя с присоединенным к нему вакуум-насосом для создания вакуума в баке и еще несколько элементов конструкции каркаса, которые можно в дальнейшем использовать для установки дополнительных приборов. В качестве трубопроводов было принято решение отказаться от металлических, медных, резиновых труб и шлангов с целью повышения срока службы стенда и увеличении точности эксперимента. Вместо них были использованы хорошо зарекомендовавшие себя строительные пластиковые трубы, выдерживающие давление в 10 атм. (насос, установленный на стенде, выдаёт 3.5), а также уголки и шаровые краны. Для соединения стандартных изделий и элементов (насоса и гидроаккумулятора) были изготовлены переходники из нержавеющей стали.

Любая система, в которой работает объемная гидромашина, должна быть снабжена предохранительным устройством, которое не даст, в случае засорения или пережатия шланга, выйти из строя элементам гидросистемы. С этой целью был подключен манометр с обратной связью в гидросостему, который приостанавливает работу насоса при превышении допустимого давления (допустимое давление может регулироваться). Для подключения датчиков к стенду были изготовлены дополнительные приспособления, обеспечивающие прочность крепления и практически не влияющие на точность измерений.

В синий цвет были выкрашены элементы гидросистемы, а также устройство для обработки показаний датчика угла поворота ФЭП-11М (система питания датчика угла поворота и 12 полупроводниковых светодиодов с сопротивлением на каждом, которые позволяют визуально убедиться в правильности выходного сигнала), размещённого на валу насоса. Значения угла поступают в виде цифрового сигнала в двоичной системе счисления. Приём данных осуществляется с помощью платы ACL-8111, подключённой к материнской плате ПК. С её помощью происходит и обработка показаний давления в рабочей камере, которые в виде аналогового сигнала поступают с датчика давления Honeywell. Он обеспечивает высокую точность и работу в агрессивных средах.

В жёлтый цвет были выкрашены элементы конструкции, необходимой для размещения испытательной установки.

Точность эксперимента была обеспечена использованием операционной системы реального времени QNX компании QNX Software Systems, предоставленной официальным дистрибьютором QNX в России, компанией SWD Software, в рамках образовательной программы “QNX для вузов”.

Одним из важнейших факторов эффективности системы реального времени является то, как быстро она может передавать управление от одной задачи к другой (переключать процессы). Учитывается гибкость QNX, её надёжность, скорость и постоянное развитие. Данная ОС наилучшим образом подходит для управления задачами в реальном масштабе времени.

Данные, полученные от насосной установки с помощью ранее перечисленных датчиков и платы ACL-8111, обрабатываются в программе, в которой представляются конечные результаты в виде индикаторной диаграммы. Она позволяет выводить значение давления в рабочей камере поршневого насоса в каждый момент времени (интервал определяется быстродействием системы и временем, необходимым программе, чтобы провести требуемые вычисления). Это режим осциллографа. Программа также выполняет построение индикаторной диаграммы (графическое изображение зависимости давления рабочего вещества (пара или газа) в цилиндре поршневой машины (двигателя, насоса) от перемещения поршня). Диаграмма представляет собой замкнутую кривую, площадь внутри которой пропорциональна работе, совершенной рабочим телом.

Стенд будет использован не только в качестве лабораторного пособия, но также будет является базой для проведения дальнейших исследований, связанных с разработкой методов по увеличению эффективности работы гидромашин.