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 |
||
ᵞ =35 |
, |
(3) |