ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ ЦИЛИНДРОВЫХ ВТУЛОК

 

ASSESSMENT OF ACCURACY OF EXPERIMENTS AND ERROR OF MEASUREMENTS OF CYLINDER PLUGS

 

Синчурин Д.В., Косырев С.П. (БИТТУ, г.Балаково, РФ)

D.V. Sinchurin, S.P. Kosyrev (BITTU, Balakovo, Russian Federation)

 

Применение тензометрирования при выполнении экспериментов на развернутых высокофорсированных дизелях позволяют получать точные данные напряженно-деформированного состояния цилиндровых втулок, с учетом погрешностей измерения от известных действующих на них факторов.

Tenzometrirovaniye application when performing experiments on the developed high-forced diesels allow to obtain exact data intense the deformed condition of cylinder plugs, taking into account measurement errors from known factors operating on them.

 

Ключевые слова: тензометрирование, температурные изменения, оценка погрешности, деформация, цилиндровые втулки.

Keywords: tenzometrirovany, temperature changes, error assessment, deformation, cylinder plugs.

 

При анализе температурной деформативноститензодатчиков и погрешности измерений в первую очередь рассмотрим условия работы и факторы влияния.

Цилиндровая втулка с наклеенными тензодатчиками работает в тяжелых условиях, вызванных внешними циклическими нагрузками растяжения, сжатия и температурным полем, созданным внутренним источником тепла - горячими выхлопными газами на тактах расширения и выпуска. Внешним источником тепла является окружающая среда - горячая охлаждающая вода системы охлаждения дизеля. В сложных условиях повышенных температур из-за нагревания тензодатчиков, выводов и соединительных проводов изменение сопротивления тензодатчиков от температур может в несколько раз превышать их сопротивление от деформаций. При отсутствии специальных мер разогрев каждого элемента измерительной цепи сопровождается разбалансированием моста и регистрацией фиктивного сигнала. Так, например, изменение температуры на 274° К вызывает изменение сопротивления решетки тензодатчика из константана до 0.4% , из никеля до - 0.5%, т.е. эти изменения соизмеримы с изменением сопротивления, обусловленным замеряемой деформацией [1].

Экспериментальные исследования динамической прочности тензодатчиками сопротивления в производственных условиях является основным. Вместе с тем, экспериментальные исследования показывают, что сопротивление наклеенного на цилиндровую втулку тензодатчика имеет сложную зависимость от температуры, времени и влияния внешней среды.

В соответствии с существующей терминологией полная деформация в цилиндровой втулке вызывается знакопеременными динамическими нагрузками растяжения и сжатия, температурными напряжениями материала цилиндровой втулки, свободным тепловым расширением материала решетки тензодатчика, изменением электрического сопротивления последнего.

При температурном воздействии наклеенные на цилиндровую втулку тензодатчики испытывают влияние нескольких факторов:

-                температурного изменения коэффициента тензочувствительноститензодатчиков;

-              температурного приращения сопротивления материала решеток тензодатчиков;

-                температурного изменения относительной ползучести партии тензодатчиков;

-                температурного изменения сопротивления изоляции системы «цилиндровая втулка - тензодатчики - токоведущие провода и кабели».

Указанные факторы проявляются одновременно в тесном взаимодействии.

Суммарный эффект воздействия - температурная деформация тензодатчиков. При существующем уровне развития теории и практики электротензометрирования разделить факторы, вызванные температурным воздействием и дать точную оценку их влияния в раздельности на показания тензодатчиков затруднительно.

С целью исследования и уточнения влияния температуры на показания тензодатчиков, а также определение полной суммарной относительной погрешности для комплекса измерительной аппаратуры проводится измерение, осуществляемое сравнением работы различных мостов, составленных из проволочных тензодатчиков и наклеенных непосредственно на исследуемую цилиндровую втулку и тарировочную балку.

  Погрешности измерений, вызванные нестабильностью работы измерительного тракта и разбросом в тензочувствительноститезодатчиков, возможно оценивать только установлением статистических характеристик взаимодействия всех звеньев измерительной цепи и их последующим суммированием, пользуясь закономерностями теории вероятностей и математической статистики. Суммарная погрешность определяется по данным непосредственных измерений, а не по результатам вычисления функции этих данных. Правильные результаты получаются при использовании метода испытаний, где каждое отдельное измерение погрешности производится по соответствующей методике и с применением приборов, точность которых соответствует требованиям, предъявляемым к результатам с обязательным соблюдением ГОСТов. Погрешность конечного результата определяется элементом измерительной цепи, имеющим наименьшую точность. Излишняя точность одного из элементов не уменьшает погрешность результата, а лишь удорожает и усложняет проведение исследований. Этим же руководствуемся при обработке результатов измерений. Точность элементов измерительной цепи и обработка результатов исследований должны быть примерно одинаковыми.

При оценке погрешностей, связанных с особенностями динамическогоэлектротензометрирования цилиндровых втулок высокофорсированных дизелей полагаем, что измерение производится с применением мостовой схемы, схемной термокомпенсации, относительно коротких линий связи между тензодатчиками и измерительной аппаратурой и использованием промышленных усилителей на несущей частоте.

Погрешности от влияния изменений сопротивления выводных и соединительных проводов и токоведущих кабелей исключаются применением трехпроводной системы монтажа, состоящей в том, что третий провод от тензодатчика включается в смежное плечо моста и имеет ту же температуру, что и остальные соединительные провода. Так как температура цилиндровой втулки изменяется медленно, а температурное поле относительно равномерное и на цилиндровой втулке отсутствует скачок температур, с целью снижения температурной погрешности тензодатчиков применяется метод схемной компенсации, заключающийся в подключении в смежные плечи измерительного моста рабочего и компенсационного тензодатчиков, расположенных рядом, в одних температурных условиях.

При динамическомтензометрировании цилиндровой втулки методологические погрешности измерительной цепи не поддаются точному аналитическому определению и оцениваются по средним статистическим показателям разброса измерительной цепи.

Суммарная погрешность определяется как алгебраическая сумма всех составляющих величин:

δΣ = δ1 + δ2 + δ3 + … + δn                                          (1)

По результатам проведённых работ, суммарная относительная погрешность δΣ для данного комплекса измерительной аппаратуры при динамическомтензометрировании цилиндровой втулки, составляет 8.2%, что ниже по сравнению с имеющимися данными погрешности 10% -15%.

 

Список использованных источников

1.      Клокова, Н. П. Тензодатчики для измерения при повышенных температурах / Н. П. Клокова. – М. : Машиностроение, 1965. – 120 с.