Ручной механический счётчик

Введение       

      Механические счетчики применяются повсеместно, когда источником сигнала служит механическое перемещение. Счетчики ходов считают возвратно-поступательные движения приводного рычага. Счетчики длины (в метрах) работают, как правило, совместно с мерным колесом, которое катится по измеряемой поверхности.

Счетчики количества оборотов, как правило, реверсивные с прямым приводом. При этом у двух последних типов счетчиков можно применять различные коэффициенты масштабирования, чтобы достичь необходимую пропорциональность показаний. Счетчики с предустановкой выдают сигнал (переключение контакта) при достижении предустановленного значения.

Основные типы счетчиков:

- счетчики ходов

- счетчики длины (в метрах)

- счетчики количества оборотов

- счетчики с предустановкой

- суммирующие и вычитающие счетчики

- реверсивные счетчики

- установочные и ручные счетчики

 

  Основные параметры:

- роликовый дисплей: 4...7 цифр

- размер цифр: 4...7,5 мм.

- максимальная скорость до 6000 об/мин / мин

- счетчики без сброса показаний или с механическим сбросом

- вывод оси: с обеих сторон или только с одной 

- масштабирование: 1:1 / 1:2 / 1:5 / 1:10 / 1:50 / 2:1 / 5:1

- рабочая температура 0 ... +60°C

- пластмассовый или металлический корпус

 

 

1. Ручной механический счётчик

Ручной механический счётчик — ручной механизм, для подсчитывания повторяющихся событий нажатием кнопки на счётчике, чтобы не использовать ручку и бумагу для их записи или чтобы не держать эти числа в уме. Максимальное значение цифр может изменяться на разных видах счетчиков.

Механизм счётчика состоит из:

Кнопка — переключает значение счётчика на 1 единицу, в другом случае — очищает значение счётчика. Материал — пластик, алюминий, сталь.

Пронумерованные круги — диски с некоей нумерацией необходимой для работы, количество колёс колеблется. Например: два колеса — максимальное значение 99; три — 999, и так далее. Материал — пластик и др.

Колесо прокрутки — позволяет изменять положение пронумерованных дисков по заданной оси, в другом случае — настраивает счётчик. Материал — пластик.

Корпус — основа, держит весь механизм. Материал — пластик, металлы и другие.

Ось — вокруг которой вращаются пронумерованные круги, представляет собой металлический(алюминиевый, стальной) стержень, смазанный — для лучшего вращения по оси. В некоторых случаях их в механизме.Материал — алюминий, сталь.

Шестерёнки — благодаря им в названии счётчика имеет смысл слово «механический», шестерёнки составляют весь механизм счётчика. Материал — пластик, металлы и др.

Оболочка — защищает счётчик от внешних факторов(пыли, влаги, окисления деталей). Материал — пластик, алюминий, сталь и другие.

Принцип действия

Принцип действия счётчика — простой шестерёночный механизм. При нажатии на кнопку(в случае с кнопкой) толкается шестерёнка, она в свою очередь прокручивает шестерёнку, которая закреплена на оси с пронумерованными дисками, первый(обычно справа)диск прокручивается на одну единицу, равную единице измерения. Как только период из 9 единиц доходит до 9 и переходит на 0 единицу, переключается на одну единицу второй диск(обычно слева от первого), и так далее.

 

2. Тахометры механические

Принцип действия тахометров основан на преобразовании частоты вращения в механические или электрические выходные сигналы. В соответствии с этим получили распространение механические и электрические тахометры.

Механический тахометр. Это несложный по конструкции портативный прибор, который имеет широкое распространение для измерения частоты вращения.

Два груза с одинаковыми массами расположены на плоских пружинах, которые с одного конца прикрепляются к вращающемуся валу, а с другого — к скользящей втулке (рис.1). Скользящая втулка через зубчатый сектор соединяется со стрелкой показывающего прибора. Изменение частоты вращения вала вызывает изменение центробежной силы грузов, которая уравновешивается силой поджатия цилиндрической и плоской пружин при перемещении скользящей втулки. Перемещение скользящей втулки пропорционально изменению частоты вращения и регистрируется по шкале прибора, которая отградуирована в единицах частоты вращения.

Рис. 1. Механический тахометр:

1 — приводной валик; 2 —  скользящая муфта; 3 — груз; 4 —  цилиндрическая пружина; 5 — плоская  пружина; 6 — шкала; 7 — стрелка; 8 — механизм привода

 

Механические тахометры подсоединяются к объекту контроля через контактный наконечник (который прижимается к оси вала), при этом измерительный сенсор просто "подсчитывает" количество оборотов за единицу времени. Преимуществом механических тахометров является то, что при использовании насадки-колеса он может исполнять роль курвиметра, измеряя длину. Приборы, в которых предусмотрена такая функция, автоматически выполняют вычисления, исходя из установленных параметров колеса (длины наружного "обода", определяемой его радиусом) и количества полных оборотов;

Скорость вращения — важнейший параметр различных турбин, насосов, генераторов, двигателей и других агрегатов теплотехни­ческих систем. Принято скорость вращения выражать частотой вращения п или угловой скоростью . В тех случаях, когда требования к точности измерений невысоки и допустим определенный отбор мощности от вращающегося вала, находят применение тахометры неэлектрического принципа действия, которые относятся к одной из групп — механи­ческого или гидравлического принципа действия. Наибольшее распространение в ста­ционарных установках нахо­дят центробежные механические тахометры, принцип действия которых основан на регистрации перемещения тяжелого тела (или тел) под действием центробежной силы, возникающей при его вращении.

Перемещению тела обычно препятствуют силы, развиваемые каким-либо упругим элементом (например, пружиной). Вследствие того, что центробежные силы пропорциональны квадрату скорости вращения, а упругие противодействующие силы зависят от переме­щения линейно, ради получения - приблизительно линейных шкал приходится усложнять механизм передачи движения от движуще­гося тела к стрелке-указателю. Центробежные тахометры имеют значительную температурную погрешность, возникающую из-за изменения модуля упругости материала пружин. Кроме того, они обладают существенным эксплуатационным недостатком, связан­ным с необходимостью применения трансмиссии (гибкого вала и т. п.). Для центробежных тахометров характерна погрешность воп­ределений скорости вращения от . Стационарные центробежные тахометры типа ТС имеют погрешность ±1%, а ручные переносные измерители частоты вращения типа ИО-10 и ИО-11, характеризуются погрешностью ±2%.

3. Центробежный тахометр

Назначение и принцип действия. Центробежный тахометр (рис. 2) устанавливают на легких одномоторных самолетах для измерения числа оборотов главного вала двигателя. На многомоторных больших самолетах центробежный тахометр вытеснен электрическими тахометрами, обладающими тем преимуществом, что указатель можно отнести на значительное расстояние от места измерения. Лишь там, где расстояние от двигателя самолета до приборной доски невелико (до 2,5 м), можно устанавливать центробежные тахометры; при больших расстояниях показания прибора неустойчивы.

Прибор построен на принципе использования центробежной силы, развиваемой вращающимся грузом. Принципиальная схема прибора дана на рис.3.

Рис. 2 – Центробежный тахометр

Рис. 3 – Принципиальная схема центробежного тахометра

 

Вращение распределительного вала авиационного двигателя передается гибким валом передающему валику 1 тахометра. На оси валика 1 посажена шестерня 2, приводящая во вращение ось центробежного узла 3. На этой оси имеются две муфты 4 и 5, причем верхняя муфта 4 крепится неподвижно, а нижняя 5 может свободно скользить по шпинделю и под действием пружины 6 стремится занять крайнее нижнее положение. Обе муфты соединены с грузами 7 при помощи рессорок 8.

Перемещение муфты 5 по оси вызывает поворот зубчатого сектора и стрелки 9. Волосок 10 предназначен для выбирания люфтов. При вращении оси прибора на грузы 7 действует центробежная сила, и они расходятся, сжимая пружину 6 до тех пор, пока упругость последней не уравновесит центробежного усилия. Следовательно, прогиб пружины, фиксируемый стрелкой, является мерой скорости вращения.

Конструкция. Передающий валик 1 (рис.4) связан с осью 6 центробежного узла косозубчатыми шестернями с передаточным числом 3,5:1. Косозубчатое зацепление позволяет вывести наконечник валика тахометра под углом 45° относительно центробежного узла, вследствие чего устраняются большие углы изгиба гибкого вала. Большие углы изгиба недопустимы, так как они вызывают вибрацию стрелки и нарушают плавность хода прибора.

Все части прибора смонтированы в алюминиевом корпусе диаметром 80 мм. Корпус прибора разъемный и состоит из двух частей. В основной части корпуса 23 помещается весь механизм. Эта часть закрывается спереди шкалой, устанавливаемой на двух винтах. Передняя часть корпуса служит крышкой прибора. Спереди она закрывается стеклом, укрепленным пружинящим кольцом. Части корпуса скрепляются при помощи трех винтов.

Шкала прибора (см. рис.4) имеет деления от 400 до 3000 об/мин, нанесенные через 50 об/мин; цифры соответствуют сотням оборотов в минуту главного вала двигателя. Шкала черная; цифры и деления через каждые 200 об/мин покрыты светящейся массой.

Рис. 4 - Конструкция центробежного тахометра:

1-передающий валик, 2, 3 -шарикоподшипники, 4, 5-шестерни, 6- ось центробежного  узла. 7, 8—шарикоподшипники. 9 -спиральная  пружина, 10-подвижная муфта. 11-грузы, 12-рессорки, 13-неподвижная муфта, 14- шарикоподшипник, 15-поводок, 16-валик, 17-поводок, 18 сектор, 19-трибка, 20- стрелка, 21-волосок, 22-шкала, 23—основание корпуса, 24-стекло.

 

   Гибкий вал. (рис. 5) служит для передачи вращения от двигателя к тахометру. Этот вал выдерживает приложенный к нему скручивающий момент до 15 кг/см. При превышении этой нагрузки получаются большие остаточные деформации, в результате которых вал может выйти из строя.

Рис.5 - Гибкий вал центробежного тахометра:

1 -гибкий вал, 2—оболочка, 3, 4 -наконечники, 5, 6-втулки, 7—гайка, 8-стопорный  винт, 9, 10—гайки, 11-шарики.

Собственно вал состоит из сердечника (стальной проволоки) и навитых вокруг сердечника в противоположных направлениях четырех концентрических слоев стальной проволоки разной толщины. Направление навивки чередуется по слоям. Направление навивки верхнего слоя определяет собой направление передачи вращения, для которого предназначен данный гибкий вал. После навивки вал подвергается термической обработке и для получения эластичности его механически обжимают на специальных роликах.

Оболочка вала изготовляется из тонкой латунной или стальной ленты в виде цилиндрической спирали, навитой так, что края смежных витков накладываются друг на друга, образуя подвижное соединение. Между краями смежных витков прокладывают хлопчатобумажный шнур, предохраняющий внутреннюю часть оболочки от грязи и пыли и способствующий сохранению смазки внутри оболочки.

На концах гибкого сала напаяны два наконечника, имеющие на своих концах прямоугольные прорези для присоединения лопаток валиков двигателя и тахометра. Наконечник гибкого вала со стороны двигателя вращается во втулке, припаянной к одному из концов оболочки. Наконечник со стороны тахометра вращается на шариках диаметром 2 мм, помещенных в два ряда, по 17 шариков в ряду.

Для облегчения монтажа и демонтажа некоторые гибкие валы со стороны тахометра снабжаются переходной деталью, которая дает возможность, отвинтив стопорные винты, наконечник и выбив штифт, быстро вынуть вал и заменить его новым.

Центробежные тахометры просты по конструкции, развивают большой вращающий момент и сравнительно несложны в производстве.

Недостатки прибора — неравномерная шкала, сложность балансировки и довольно сильная, почти неустранимая вибрация стрелки.

Тахометр центробежный ТЦ-45. Тахометр ТЦ-45 представляет собой модернизованный центробежный тахометр. Модернизация проведена для повышения вибрационной устойчивости, механической прочности п повышения эксплоатацион-ной надежности прибора. В отверстие валика машинки ТЦ-45 впрессована бронзовая направляющая втулка, обеспечивающая необходимое направление поводка скобы и исключающая разработку отверстия валика при продолжительной работе.

В тахометре ТЦ-45 изменена конструкция опор центробежного узла. Валик центробежного узла с конусной опорой заменен валиком с шариковой опорой. Увеличен противодействующий момент волоска с 700 до 900 мг*см. Усилены центровые винты машинки, скобы и цапфы валика сектора за счет увеличения их диаметров.

Кроме того, тахометр ТЦ-45 имеет уплотнительные резиновые прокладки между основанием и корпусом прибора, а также под стеклом.

4. Акселерометр

Назначение и принцип действия. При выполнении самолетом крутых виражей и фигур высшего пилотажа возникают центробежные силы, действующие на все части самолета. Эти силы зависят от угловой скорости вращения самолета. Центробежную силу, действующую на какую-либо часть самолета, можно сложить по правилу параллелограма с силой тяжести. Отношение результирующей силы к силе тяжести называется перегрузкой и характеризует увеличение напряжения в материале по сравнению с нормальным полетом, когда действует только сила тяжести.

Все части самолета должны быть рассчитаны на предельную величину перегрузки в полете. Длительные перегрузки возникают при крутом вираже, мертвой петле, штопоре, спирали. Непродолжительные, но весьма большие по величине перегрузки возникают при выходе самолета из крутого пикирования. Величина перегрузки может доходить до семи-восьмикратной.