3.5. Оценка температурного состояния отремонтированных двигателей

3.5.1. Измерение температур деталей двигателей

Для измерения температур с заданной степенью точности применялись различные датчики температуры в соединении с соответствующими измерительными приборами [6, 7]. Выбранные для этого схемы имели некоторые усовершенствования. Температуры поверхностей деталей, газов и сред измерялись следующими способами:

• лабораторными термометрами;

• аэротермометрами;

• термопарами, включенными в соответствующие измерительные цепи.

В качестве термометров применялись «образцовые» или не ниже класса 0,5 в основном при тарировке измерителей в масляных ваннах при медленном нагреве или остывании (1С за 5 мин.).

Аэротермометры использовались в качестве постоянно включенных измерителей, дублирующих термопары, которые периодически подключались к измерительным приборам.

Термопары являлись датчиками основной, наиболее точной части измерительной схемы (см. рис. 35).

С целью наибольшей долговечности и получения минимальных искажений большая часть термопар была выполнена в виде стационарных, то есть постоянно заделанных конструкций. Исключение составили лишь термопары коллектора и некоторые другие. Таким образом, выбор типов измерительной аппаратуры был обусловлен, в первую очередь, назначением и, во-вторых, ее особенностями.

Наибольший интерес в выполненной работе по термометрированию вызывает измерение температур при помощи термопар, устанавливаемых на двигателях. При этом соблюдались следующие условия:

1. Постановка задачи определения теплового состояния двигателя требовала высокой точности измерений и надежности всех элементов схемы;

2. Количество измерителей температуры на двигателе выбиралось оптимальным, так как была поставлена задача наиболее полной оценки картины теплового состояния двигателя;

3. Время замера теплового состояния двигателя при заданном числе датчиков температуры должно быть минимальным;

4. Аппаратура должна была допускать периодический контроль исправности схем в любой момент измерений;

5. Аппаратура для термометрирования должна была иметь долговечность и постоянство характеристик в течение всего времени испытаний.

Исходя из приведенных положений, были выбраны две принципиальные схемы замеров. Первый способ измерения, так называемое прямое соединение термопары с измеряющим прибором, использовался для замеров температур блока, головки, выхлопных газов, клапанов и т.д. Второй способ измерения, «термокомпенсационный» метод замера, был применен для замеров температур поршней [6].

«Термокомпенсационный» метод основан на принципе компенсации ЭДС термопары в периодически разрываемой цепи, для чего применяется устройство, состоящее из постороннего (внешнего) источника постоянного тока, прерывателя (или реле), обычно регулируемого на частоту принудительного размыкания цепи ЭДС термопары, измерительного прибора (например, милливольтметра) и нуль-прибора (в качестве последнего можно пользоваться соответствующим осциллографом) (см. рис. 36).

Компенсационное устройство представляло собой специальный прибор (изготовления ГАЗ) в виде магазина сопротивлений с переключателями, заводными клеммами, реле и контрольным прибором (милливольтметром), соединенным с 20-точечным двухпроводным переключателем, повышающим удобство пользования этим прибором. Такая схема измерений температур подвижных деталей (поршней) позволяла быстро осуществлять соединение выбранной термопары с измерительной частью, схемы как при работающем, так и при остановленном двигателе.

Рис. 35. Расположение термопар (показано стрелками на головках полублоков двигателей):

а – двигателей V-6; б – двигателей V-8

Рис. 36. Схемы соединения термопар с измерительными приборами:

а – при непосредственном соединении термопары с измерительным прибором (автоматическим потенциометром); б – при измерении температур подвижных деталей (поршней, клапанов) термокомпенсационным методом; 1 – термопары («горячие» спаи); 2 – соединительные провода; 3 – переходная колодка; 4 – измерительный прибор ЭПВ-12А; 5 – контактная промежуточная колодка; 6 – многопозиционный переключатель (20 точек); 7 – термопара («холодный» спай); 8 – «холодильник» (0С); 9 – реле (50 герц); 10 – индикатор нуля (осциллограф); 11 – источник постоянного тока; 12 – реостат; 13 – милливольтметр

Таким образом, при измерении температур были использованы довольно простые одно- и двухпроводные принципиальные схемы. Однако монтажные схемы получились довольно сложными вследствие большого количества термопар, установленных на двигателях (см. рис. 37).

Рис. 37. Установка термопар на двигателях: 1 – провода термопары; 2 – изоляция; 3 – пробка; 4 – изоляционная втулка; 5 – спай; 6 – подкладка; 7 – изоляция в стенке; 8 – пробка наружная; 9 – средняя часть пробки; 10 – токосъемная колодка; 11 – токосъемники

Выбор двухпроводных схем диктовался условиями уменьшения ошибок измерений, несмотря на то, что это вызвало некоторое усложнение монтажных (рабочих) схем.

Вследствие того, что одной из целей проводимых исследований была задача получения максимального количества информации о тепловом состоянии деталей двигателя в течение относительно короткого времени замера, количество измерителей на двигателях было значительно увеличено по сравнению с работами предшествующих исследователей. Однако с целью сокращения затраты времени на снятие показаний приборов количество их было сведено к минимуму. Подключение большого числа измерителей (более 130 штук) всего к двум измерительным приборам вызывало необходимость введения в измерительные цепи дополнительных переключателей двух типов.