Устройство для регистрации индикаторных диаграмм поршневых машин

 

УСТРОЙСТВО ДОЯ РЕГИСТРАЦИИ ИНДИКАТОРНЫХ ДИАГРАММ ПОРШНЕВЫХ МАШИН , содержащее электронно-лучевую трубку с модулятором яркости и блоками .горизонтальной и вертикальной развертки, датчик верхней мертвой точки, датчик нижней мертвой точки, формирователь импульсов, выходы которых подключены к трем входам блока горизонтальной развертки электронно-лучевой трубки, функциональный преобразователь, соединенный с входом формирователя импульсов, и цепь из последовательно соединенных датчика давления, усилителя и умножит -ЛЯ, к второму входу которого подключен выход функционального преобразователя, npi этом выход умножителя подтслючен к интегратору, соединенному с регистратором, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности регистрации индикаторных диаграмм и расширения функциональных возможностей за счет оперативного выборочного отображения информации об отдельных циклах и отдельных участках циклов, в нем между усилителем и умножителем введена цепь из последовательно соединенных амплитудного селектора с двумя выходами и временного селектосл ра с тремя входами, причем второй выход амплитудного селектора связан с модулятором яркости электроннолучевой трубки, выходы датчика верхней мертвой точки и формирователя импульсов подключены соответственно к второму и третьему входам временного селектора, а его выход соединен с блоком вертикальной разверт4: ки электронно-лучевой трубки.

союз советсних

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(51) 01 L 23/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОсудАРстВенный номитет сссР по делАм uSoBPETEHuA u OTHPblTMA (21) 3530536/24-10 (22) 28.12.82 (46) 07.03.85. Бюл. ¹ 9 (72) А.И.Одинец и А.П.Болштянский (71) Омский политехнический институт (53) 531.787:621.432 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 476472, кл. С1 01 4 23/08, 1975.

2. Авторское свипетельство СССР № 537278, кл. Q 01 4 23/00, 1975 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ

ИНДИКАТОРНЫХ ДИАГРАММ ПОРШНЕВЫХ МАШИН, содержащее электронно-лучевую трубку с модулятором яркости и блоками.горизонтальной и вертикальной развертки, датчик верхней мертвой точки, датчик нижней мертвой точки, формирователь импульсов, выходы которых подключены к трем входам блока горизонтальной развертки электронно-лучевой трубки, функциональHbIH преобразователь, соединенный с входом формирователя импульсов, и цепь из последовательно соединенных датчика давления, усилителя и умножит ля, к второму входу которого подключен выход функционального преобразователя, прт этом выход умножителя подключен к интегратору, соединенному с регистратором, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регистрации индикаторных диаграмм и расширения функциональных возможностей за счет оперативного выборочного отображения информации об отдельных циклах и отдельных участках циклов, в нем между усилителем и умножителем введена цепь из последовательно соединенных амплитудного селектора с двумя выходами и временного селектора с тремя входами, причем второй выход амплитудного селектора связан с модулятором яркости электроннолучевой трубки, выходы датчика верхней мертвой точки и формирователя импульсов подключены соответствен- . но к второму и третьему входам временного селектора, а его выход соединен с блоком вертикальной разверт- р ки электронно-лучевой трубки. юань

»44О12

Изобретение относится к системам и приборам индицирования поршневых машин и может быть использовано в системах автоматического контроля и регулирования их параметров,. 5

Известна система индицирования поршневых машин, содержащая датчик давления, блок преобразования и синхронизированный с валом барабан.

При индицировании поршневой машины . i0 сигнал с датчика давления поступает в блок преобразования, в котором электрические импульсы датчика давления усиливаются и пре6бразуются в световые импульсы, а затем передаются,д5 с в свстооптическую систему. Светооптической системой сигнал с датчика передается на сипхронизироваппый с валом барабан, снабженный светочувствительной лентой, па которой щ происходит запись контролируемого пройесса (1) .

Недостатками системы являются низкая точность и трудоемкость обра- ( ботки полученных результатов. 25

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для контроля и регистра...пи рабочих параметров поршневых ман.пп. Один канал устройства состоит пз последовательно соединенных датчика давления, усилителя, умножителя, второй вход которого связан с выходом функционального преобразователя угла поворота, интегратора, ин- 35 дикатора. В состав устройства входят также телевизионный индикатор, входы которого связаны с выходами усилителя, <1 ункционального преобразователя и датчиков верхней и нижней мертвой 40 ноч= ê. (Датчики верхней и нюкней мертвой точки входят в состав функ= циопального преобразователя).

Мгновенное значение давления в цил- ндре поршневой машины преобразует- 45 ся датчиком давления в соответствующее электрическое напряжение, усиливается и подается на один из входов умножптеля. На второй вход умножителя поступает сигнал с выхода умножи- 50 теля, пропорциональный функции (3 {(f}.

Эта функция вызывает смещение поршня от верхней мертвой точки с углом поворота ротора коленчатого вала поршневой машины; В интеграторе на- 55 пряжение интегрируется за один рабочий цикл и усредняется по нескольким цпклам и регистрируется индикатором в виде среднего индикаторного давления исследуемого цилиндра. Для визуального наблюдения используется телевизионный индикатор P2) .

Недостатками устройства являются низкая точность регистрации индикаторных диаграмм и большая трудоемкость. обработки получаемых данных.

Целью изобретения является повышение точности регистрации индикаторных диаграмм и расширение функциональных возможностей за счет оперативного выборочного отображения информации об отдельных циклах и отдельных участках циклов.

Цель достигается тем что в устройство для регистрации индикаторных диаграмм поршневых машин, содержащее

ЭЛТ с модулятором ярк6сти и с блоками горизонтальной и вертикальной развертки, датчик верхней мертвой точки, датчик нижней мертвой точки, формирователь импульсов, выходы которых подключены к трем входам блока горизонтальной развертки ЭЛТ, функциональный преобразователь, соединенный с входом формирователя импульсов, и цепь из последовательно соединенных датчика давления, усилителя и умножителя, к второму входу которого подключен выход функционального преобразователя, при этом выход умножителя подключен к интегратору, соединенному с регистратором, дополнительно между усилителем и умножителем введена цепь из последовательно соединенных амплитудного селектора с двумя выходами и временного селектора с тремя входами, причем второй выход амплитудного селектора связан с модулятором яркости ЭЛТ, выходы датчика верхней мертвой точки и формирователя импульсов подключены соответственно к второму и третьему входам временного селектора, а

его выход соединен с блоком вертикальной развертки электронно-лучевой трубки.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит функциональный преобразователь I, связанный с ним формирователь 2 импульсов, датчик 3 верхней мертвой точки, датчик

4 нижней мертвой точки, телевизионный индикатор 5 и цепь из последовательно соединенных датчика 6 давления, усилителя 7 сигнала давления, 012 4 четвертый и пятый входы телевизионного индикатора 5 связаны соответственно с выходами датчика 4 нижней мертвой точки, датчика 3 верхней мертвой точки, формирователя 2 импульсов, вторым выходом амплитудного селектора 8 и выходом временного селектора 9. Второй и третий входы временного селектора 9 связаны соответственно с выходами датчика 3 верхней мертвой точки и формирователя

2 импульсов.

При работе поршневой машины мгновенное значение давления Р(< ) газов в цилиндре преобразуется датчиком в соответствующее электрическое напряжение, которое усиливается, -ограничивается по уровням в амплитудном селекторе, стробируется временным селектором и поступает на первый вход умножителя. На второй вход умножителя поступает сигнал с выхода функционального преобразователя, пропорциональный функции (ц), Эта функция связывает смещение поршня от верхней мертвой точки с углом поворота ротора коленчатого вала поршневой машины. Сигнал Р(ф p(ql с выхода умнбжителя поступает на интегратор, выходное напряжение которого отображает индикаторное давление, за один цикл являются соответственно вход ограничителя 13,выход ограничителя 13 и выход компаратора 14. В состав вре- . менного селектора 9 входят схема 16 20 совпадения, первый 17 и второй 18 блоки. сравнения, которые подключены соответственно к первому и второму входам временного селектора 9 счетчиком 19 числа циклов и первым блокол1 20 памяти. Первый и второй. входы второго блока 18 сравнения подключены соответственно с входящими в состав временного селектора 9 изме- рителем 21 угла поворота вала и,30 вторым блоком 22 памяти. Вход счет- чика 19 числа циклов и первый вход измерителя 21 угла поворота вала связаны между собой. Первым, вторым и третьим входами временного селек тора 9 являются. соответственно третий вход схемы 16 совпадения, первый и второй входы измерителя 21,,угла поворота вала, а выходом вре менного селектора 9 является выход 40 ,схемы 16 совпадения. В состав теле визионного индикатора 5 входят ЭЛТ

23, модулятор 24 яркости, блок 25 горизонтальной шаговой развертки и усилитель 26 вертикального откло- 45 нения. Первый второй я третий входы

ЭЛТ 23 подключены соответственно с выходами модулятора 24, блока 25 горизонтальной шаговой развертки и усилителя 26 вертикального отклоне-50 ния. Первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами телевизионного индикатора 5 являются соответственно первый, второй и третий входы блока 25 горизонтальной шаговой раз- 55. вертки, вход модулятора 24 яркости и вход усилителя 26 вертикального отклонения. Первый, второй, третий, + II - — ) РМрМ М

« A l

3 1144 амплитудного селектора 8, временного селектора 9, умножителя 10, второй вход которого связан с выходом функционального преобразователя 1, интегратора 11 и регистратора 12. В состав амплитудного селектора 8 входят ограничитель 13, компаратор

14 и блок 15 опорных напряжений, причем первый и второй выходы блока 15 опорных напряжений соединены соответственно с первыми и вторыми вхо.дами ограничителя 13 и компаратора, 14, а третий вход компаратора 14 ,подключен к выходу ограничителя 13.

" Входом, а также первым и вторым вы"ходами амплитудного селектора 8

Временное стробирование и ограни- чение сигнала, пропорционального давлению газов в цилиндре, позволяет измерить: среднее индикаторное давление по нескольким циклам, среднее индикаторное давление любого цикла с момента включения поршневой машины или последовательности циклов, например, 1, 5, 10, 15,..., среднее индикаторное давление части цикла, например, во время сжатия, расширения, начала (конца) времени сжатия или расширения и т.д., среднее индикаторное давление любого цикла или

его части, заключенного между (выше или ниже) уровнями ограничения.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с выхода датчика 6 давления усиливается усилителем 7 и поступает на амплитудный селектор 8. Основным

3 11440 звеном амплитудного селектора 8 является двусторонний ограничитель 13, на управляющие входы которого пода— ются с выходов блока 15 опорных напряжений опорные напряжения 0, и U<, В зависимости от режима работы ограничителя 13 происходит выделение сигнала, амплитуда которого выше (ниже) одного из опорных уровней или заключена между ними. Выходной 10 сигнал ограничителя 13 поступает на компаратор 14, который формирует импульс в момент совпадения входного сигнала с одним из опорных уровней.

Этот импульс поступает на вход моду- 15 лятора 24 яркости телевизионного индикатора 5 для отображения на индикаторной диаграмме уровней IJ< и ограничителя, которые устанавливаются оператором. С выхода ампли — 20 тудиого селектора 8 сигнал, несущий информацию о мгновенном значении давления, доступает па первый вход временного селектора 9. На второй и третий входы поступают сигналы с 25 датчика 3 верхней мертвой точки и формирователя 2 импульсов, связаи— ного с функциональным преобразователем ). Функциональный преобразователь 1 связан с коленчатым валом поршневой машины и представляет собой генератор импульсов различной длительности. Длительность импульсов отображает дискретные значения функции p(cf), их число определяется требуемой точностью измерения.

На функции схемы совпадения временного селектора 9 поступают три сигнала: сигнал с выхода амплитудного селектора 8, несущий информацию о мгновенном значении давления, прямоугольный импульс с выхода первого блока 17 сравнения, совпадающий по времени с выбранным оператором циклом, прямоугольный импульс с выхода второго блока 18 сравнения, совпадаюший по времени с выбранной оператором частью цикла. (Первый блок 17 сравнения связан с первым блоком 20 памяти и счетчиком 19 числа циклов. В первый блок

20 памяти информация о выбранном цикле заносится операторам, а счетчик 19 числа циклов, связанный с датчиком 3 верхней мертвой точки, осуществляет счет числа циклов с момента включения поршневой машины.

В момент совпадения кодов, ноступаю12 Ь щих на входы первого блока 17 сравнения, формируется импульс, длитель— ность которого равна длительности выбранного цикла. Второй блок 18 сравнения связан с измерителем 21 угла поворота вала и вторым блоком

22 памяти.. Во второй блок 22 памяти информация об угловом положении выбранной части цикла заносится оператором. Измеритель 21 угла поворота вала, связанный с датчиком 3 верхней мертвой точки и функциональным преобразователем 1, осуществляет измерение углового положения вала поршневой машины. Передний фронт импульсов с выхода функционального преобразователя I несет информацию об угловом перемещении вала. Измеритель 21 угла поворота вала перио— дически осуществляет счет числа этих импульсов, начало счета совпадает с передним фронтом импульса, поступающего с выхода датчика 3 верхней мертвой точки. В момент совпадения кодов, поступающих на входы второго блока 18 сравнения формируется импульс, длительность которого совпадает с длительностью выбранной части цикла. Таким образом, временной селектор 9 осуществляет временное стробирование сигнала, несущего информацию о мгновенном значении давления. Сигнал с выхода временного селектора 9 поступает на первый вход умножителя 10. На второй вход умно жителя 10 поступает сигнал с выхода функционального преобразователя 1.

Сигнал с выхода умиожителя 10 поступает на интегратор 11, выходное напряжение которого отображает индикаторное давление и регистрируется регистратором 12.

Одновременно с этим на телевизионном индикаторе 5 отображается индикаторная диаграмма. С этой целью иа входы телевизионного индикатора

5 поступают сигналы с выхода формирователя 2 импульсов, несущие информацию об угловом перемещении вала поршневой машины и сигналы с датчиков 3 и 4 верхней и нижней 4 мертвых точек соответственно. В результате этого осуществляется горизонтальное перемещение электронного луча ЭЛТ 23 с шагом, пропорциональным угловому перемещению вала поршневой машины.

Начало развертки совпадает с моментом прохождения поршнем верхней мерт7, 11440 вой точки, а ее конец — нижней мертвой точки. На вход усилителя 2б вертикального отклонения поступает мгновенное значение давления Р(ф) газов в цилиндре поршневой машины, а на вход модулятора 24 яркости электронного луча ЭЛТ вЂ” сигналы о моментах совпадения сигнала Р(Ц ) с опорными уровнями U> и Ug . Таким образом, на экране ЭЛТ 23 формируют- 1ð ся последовательно цикл за циклом изображение замкнутой индикаторной диаграммы, а также отметки о положении нижней и верхней мертвых точек и.опорных уровней 0 и U . Устройство осуществляет измерение части индикаторной диаграммы (на фиг.1

: заштрихованная область),. ограниченной этими отметками. В связи с тем, что уровни ограничения 0<, Ug и э6 угловое положение (,,(устанавливаются оператором,, имеется возможность измерять среднее индикаторное давление отдельного цикла или выбранной части цикла. 25

Технико-экономическая эффектив: ность устройства состоит в том, что с его помощью обеспечивается воэможность измерять индикаторное дав" ление любого цикла или его части момента включения поршневой маши12 8 ны, а также последовательности циклов. Одновременно на экране ЭЛТ регистрируется индикаторная диаграмма с отметками об измеряемой части полученной диаграммы.

Таким образом, оператору предоставляется дополнительная информаций о характере происходящих процессов в цилиндре поршневой машины, что в конечном итоге позволяет ускорить процесс определения технического состояния поршневой машины.

Особенно эффективно применение устройства в исследованиях термодинамически сложных поршневых машин, теоретическое описание рабочих процессов которых (особенно переходных режимов) очень трудоемко. Это, например, машины, работающие с двухт,.ехфазнмки .средами (газ + пар +

+ капельная жидкость), .с уплотнения ми специальных тиг в (поршни с газовым подвесом) и т.д. Применение данного устройства позволяет оперативно и с высокой точностью получить

:информацию об особенностях рабочих

,процессов или отдельных их участков

;этих машин и существенно снизить эа траты на экспериментальные исследования и отработку опытно-промшшенных: образцов.

1144012

Составитель А.Зосимов

Редактор Т.Кугрышева Техред А.Бабинец Корректор E.PomKo

Заказ 896/35 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4