Материал: 2020

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

го числу сочетаний k + 2. Таким образом, при двухуровневом варьировании двух факторов общее число независимых опытов составляет

N = Sk,

где S – число независимых факторов.

Для удобства расчета коэффициентов модели в матрицу планирования вводили фиктивную независимую переменную X0, которая во всех опытах принимает значение +1.

целью упрощен я последующих расчетов и представления результатов экспер мента в компактном виде использована матричная форма записи g по метод ке А.Н. Виноградова. Матрица планирования полного

 

факторного экспер

мента показана в табл. 3.

 

 

С

 

 

 

 

Таблица 3

 

 

 

 

Полный план матрицы планирования

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

Комбинации

Действительное значение

 

Номер

Значен я факторов в

 

произведений

показателя параметра

 

 

факторов

 

точки

кодовых о означениях

 

 

оптимизации по

 

 

в кодовых обозна-

 

 

плана

 

 

 

 

 

реализации эксперимента

 

 

 

 

 

 

 

чениях

 

 

 

 

X0

 

X1

X2

 

X1 X2

 

Y

 

1

+

 

-

-

 

+

 

Y1

 

2

+

 

+

-

 

-

 

Y2

 

3

+

 

-

+

 

-

 

Y3

 

 

 

бА

 

 

4

+

+ + +

 

Y4

 

 

 

 

 

 

 

Д

Последовательность выполнения опытов выбрана с применением таблицы равномерно распределенных случайных чисел. Обозначения фак-

торов, их уровни и интервалы варьирования показаны в табл. 4.

 

 

 

Таблица 4

Исследуемые факторы в действительных значениях

 

 

 

 

 

Факторы процесса в единицах измерения

 

Уровни

 

И

 

Температура Т, ºС

 

Скорость V, м/с

 

 

 

 

 

 

 

 

Верхний

45

 

0,34

 

Нижний

7

 

0,25

 

Основной

26

 

0,295

 

Интервал варьирования

19

 

0,045

 

Кодовые обозначения

X1

 

X2

 

31

Требуемое количество опытов в каждой точке плана определено по методике С.А. Айвазяна (М., 1983). Трех повторных опытов достаточно для обеспечения 95% надежности результатов.

В результате экспериментальных испытаний отражены в полной ме-

ре те изменения, которые происходят в амортизаторе на различных режи-

мах работы. Это позволяет сравнить стандартные амортизаторы с усовер-

С

 

шенствованными ремонтным комплектом, а также оценить влияние изме-

нений в конструкции амортизатора на его скоростные характеристики.

Тема 2.2. Общ е требования, предъявляемые к измерительной

и

 

аппаратуре

Аппаратура, пр меняемая при испытаниях автомобилей; требова-

 

необход

ния, предъявляемые к ней. О основание выбора приборов для дорожных

испытан й, размещен е установка аппаратуры на автомобиле.

Измерен я при спытаниях. При испытаниях автомобилей часто

возникает

мость определения сил и моментов, действующих на

 

А

узлы автомобиля. В ольшинстве случаев эти величины переменные, для их регистрации следует применять записывающую аппаратуру. При измерении сил и моментов вращающихся деталей используют токосъемные устройства. В лабораторных условиях при проведении статических измерений применяют динамометры общегоДназначения.

Измерительный прибор – средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне.

По способу индикации значений измеряемой величины измеритель-

исуммирующие. Различают также приборы прямогоИдействия и приборы сравнения, аналоговые и цифровые приборы, самопишущие и печатающие приборы.

Измерительная установка – совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей

идругих устройств, предназначенная для измерений одной или нескольких физических величин и расположенная в одном месте.

Измерительную установку, применяемую для поверки, называют поверочной установкой. Измерительную установку, входящую в состав эталона, называют эталонной установкой.

32

Некоторые большие измерительные установки называют измерительными машинами.

Метод хрупких покрытий используют в основном для качественной оценки распределения напряжений и в случае приближенного опреде-

ления главных напряжений на большой площади. Наиболее простым хрупким покрытием является канифоль с добавкой 0,5–2% парафина (зарубежный аналог – покрытие типа Maybach). Порог чувствительности этого покрытия составляет 40–60 МПа. Другое покрытие (более чувствительное, но более сложное по составу) представляет собой резинат бария, который в в де раствора наносят на тщательно подготовленную поверхность (подобное покрытие, применяемое за рубежом, называется

"Stresscoat").

 

С

 

Измерен е с л моментов. При испытаниях автомобилей часто

необход мость определения сил и моментов, действующих на

узлы автомоб ля. В

ольшинстве случаев эти величины переменные, и

для их рег страц

следует применять записывающую аппаратуру. При

возникаетизмерен с л моментов вращающихся деталей используют токосъем-

ные устройства. В ла ораторных условиях при проведении статических

измерен й пр меняют д намометры

назначения.

Для измерения сил выпускают целую серию устройств, например

приборы типаобщегоУ, С, Р, ТДС отечественного производства или LC–KD,

LT–KB японской фирмы "Kiowa". Чувствительный элемент в них – коль-

цо, шарик или стержень. Сферический чувствительный элемент работает

Д

только на сжатие и не реагирует на боковые составляющие нагрузки. По

экватору сферическогоАчувствительного элемента наклеивают тензорези-

сторы, которые включают в измерительную схему.

Типовая схема измерений неэлектрических величин электрическими

методами включает первичный и промежуточный преобразователи и уст-

 

И

ройство для регистрации. Первичный преобразователь в зависимости от измеряемой величины создает электрический сигнал. Характерным примером такого преобразователя является тензорезистор, применяемый для измерения механических напряжений.

Самописцы, осциллографы, магнитографы и другие устройства предназначены для записи и хранения полученной информации в той или иной форме. Промежуточные преобразователи обеспечивают совместность работы первичных преобразователей и регистрирующих устройств. Примерами промежуточных преобразователей являются усилители, фильтры, переключающие устройства и т. д.

В некоторых случаях для использования электрических методов измерения применяют чувствительный элемент, который превращает одну

33

измеряемую величину в другую, удобную для фиксирования ее первичным преобразователем. Например, для измерения давления используют трубчатый чувствительный элемент, изменения напряжения в котором регистрируются тензорезисторами.

Общие требования, предъявляемые к измерительной аппаратуре.

Аппаратура, применяемая при испытаниях автомобилей, должна отвечать целому ряду требований: прежде всего, быть компактной, не бояться динамических перегрузок, вибрации, большой запыленности воздуха и в то же время обладать достаточной чувствительностью и разрешающей спо-

собностью. Требован е компактности вызвано отсутствием достаточного

места для размещен я аппаратуры на сиденье в салоне легкового или ка-

бине грузового автомоб лей. Необходимость установки приборов в сало-

С

 

 

не

каб не д ктуется недостаточной виброзащищенностью аппаратуры

 

или

 

и высок м уровнем коле аний рамы и кузова. При выборе приборов для

дорожных

спытан й также нео ходимо учитывать возможность питания

их от низковольтных

сточников тока.

 

Размест в аппаратуру на

, следует надежно закрепить

приборы,

сключая

х произвольное перемещение. Особое внимание не-

обходимо обрат ть на закрепление аккумуляторных батарей, используе-

мых в качестве автономных источников питания, когда питание от борто-

вой сети автомобиляавтомобилесоздает различные помехи, вызванные работой элек-

трооборудования. В некоторых случаях помехи могут быть вызваны изме-

рительными приборами, ра отающими от общего источника тока. Поэто-

му целесообразно применять специальные меры защиты или для каждого

прибора использовать отдельныйАисточник питания.

 

При установке аппаратуры в труднодоступном месте необходим

пульт дистанционного управления, с помощью которого можно управлять

приборами с рабочего места. Перед началом испытаний требуется рассчи-

тать или предварительными экспериментами определить уровень изме-

 

 

 

Д

ряемых величин и их частоты, по которым выбирают коэффициент усиле-

ния, частотный диапазон, скорость записи и другие характеристики аппа-

ратуры. Все эти данные учитывают при подборе и настройке аппаратуры.

 

До начала и после проведения испытаний следует соответственно

определить и проверить характеристики всего измерительного комплекса:

 

 

 

 

И

коэффициент калибровки, амплитудно-частотную характеристику, вели-

чину погрешности.

 

 

 

Калибровку можно проводить при статическом и динамическом на-

гружении. При динамическом нагружении находят зависимость динами-

ческого коэффициента калибровки

от частоты измеряемого процесса

Ω.

Зная величины

статического

и ддинамического коэффициентов Кс

 

 

 

 

34

ид (Ω), устанавливают величину A (Ω), определяющую амплитудно-

частотную характеристику аппаратуры (АЧХ):

(Ω)=

д(Ω)

=

д(Ω)

(1)

с

(Ω) .

 

По этой характеристике нетрудно определить рабочий диапазон частот Ωpaб измеряемых процессов, если задаться допустимым отклонением ±

А коэфф ц ента А (Ω)

от единицы. При измерении процессов, частоты

которых находятся за пределами рабочего диапазона частот, погрешность

будет связана с неравномерностью АЧХ.

 

 

 

 

 

 

 

лучайную погрешность исключают многократными измерениями

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

одной той же вел ч ны. Результаты этих измерений статистически об-

рабатывают получают среднеарифметическую величину

и ее средне-

квадратичное отклонен е

 

 

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

)

 

 

(2)

 

=

 

;

=

,

 

 

 

 

 

 

(

)

 

 

 

где n – число измерений;

 

Ki

– значение измеряемой величины в i-м из-

мерении.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зная зависимость плотности вероятностей отдельных измерений,

можно определить действительное значение измеряемой величины с за-

данной точностью. Это значит, что фактическое значение коэффициента

 

бА

 

±

 

отно-

Кф с вероятностью Ф находится в доверительном интервале

 

сительно средней величины

(рис. 6, заштрихованная зона).

 

 

Тензометрирование. Измерение механических напряжений и свя-

занных с ними величин сил, моментов и давлений распространено при ис-

пытаниях автомобилей. ИспользованиеДпреобразователей резисторного

типа или тензорезисторов обеспечивает широкое внедрение метода тензо-

метрирования при различных видах испытаний автомобиля и его узлов.

Наклеенный на деталь тензорезистор изменяет свое сопротивление в соот-

ветствии с деформацией поверхностных слоев детали, что позволяет по-

лучить необходимый электрический сигнал.

И

Коэффициент тензочувствительности тензорезистора

=35

,

(3)