Прибор для измерения частоты вращения вала двигателя

БЛОГ ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА

Студенческий блог для электромеханика. Обучение и практика, новости науки и техники. В помощь студентам и специалистам

30.10.2011

Приборы для измерения частоты вращения

В зависимости от места установки тахометра и способа применения тахометры подразделяют на стационарные, дистанционные и ручные. По принципу действия, различают механические (центробежные), магнитные, магнитно-индукционные, электрические и электронные тахометры.

Принцип действия механических тахометров основан на использовании центробежных сил, пропорциональных квадрату угловой скорости, действующих на центробежные расходящиеся грузы (наклонное кольцо), находящиеся на валу и вращающиеся вместе с ним вокруг оси, (рис. 1, а). Чувствительным элементом является кольцо 1 на оси 2, проходящей через приводной валик 3. Кольцо нагружено спиральной пружиной 4 и связано тягой 5 с подвижной муфтой 6. При вращении валика кольцо стремится занять положение, перпендикулярное к оси вращения. Муфта через промежуточное кольцо 9 и зубчатую рейку 7 входит в зацепление с шестерней 10, на оси которой закреплена стрелка 8, движущаяся вдоль шкалы прибора (градуирована в об/мин.). Тахометр закреплен неподвижно, а вал 3 приводится во вращение через передачу от вала двигателя.

При установившемся режиме центробежная сила, действующая на вращающееся кольцо 1, уравновешивается силой действия спиральной пружины, и стрелка тахометра неподвижна. При изменении частоты вращения вала равновесие сил нарушается, вызывая разворот кольца относительно оси 2 на угол α и соответствующий разворот стрелки 8 прибора. Механические центробежные измерительные приборы обладают нелинейной статической характеристикой, поэтому их шкала неравномерная.

Периодический контроль частоты вращения и проверку стационарных тахометров производят механическим центробежным ручным тахометром (рис. 1, б), прижимая наконечник 1 к торцу вращающегося вала. В корпус 2 встроен редуктор с переключающим устройством, позволяющий менять передаточное отношение от наконечника 1 к чувствительному элементу для измерения в пяти диапазонах частоты вращения от 25 до 10000 об/мин. Переключают редуктор и устанавливают указатель 3 путем перемещения вдоль оси наконечника приводного вала при нажатой кнопке 4. В зависимости от установленного диапазона частоты вращения показания прибора определяют по одной из двух шкал.

К преимуществам механических тахометров относится высокая точность показаний, а к недостаткам – невозможность дистанционного отсчета.

Магнитоиндукционный тахометр имеет равномерную шкалу. В тахометре (рис. 2.) вращение от приводного вала 1 через конические шестерни и вал 2 передается ротору с постоянными магнитами 3, между которыми на оси 10 находится алюминиевый диск 4.

Под действием вращающегося поля магнитов в диске индуцируется электрический ток, создающий свое магнитное поле. Сила взаимодействия магнитных полей уравновешивается силой действия волосковой пружины 5, один конец которой закреплен на оси 10, а другой – в корпусе прибора.

Пропорционально частоте вращения приводного вала 1 изменяются действующие силы, разворот диска 4, оси 10 и жестко связанной с ней стрелки 7 вдоль шкалы 8.

В прибор вмонтирован магнитоиндукционный успокоитель, состоящий из алюминиевого диска 9, закрепленного на валу 10, и неподвижной системы с постоянными магнитами 6. При движении в диске 9 индуцируется ток и создается магнитное поле, взаимодействующее с полем постоянных магнитов. А так как сила взаимодействия этих полей направлена в сторону, противоположную движению диска, то происходит торможение колебаний стрелки прибора.

Дистанционные магнитоиндукционные тахометры

Дистанционное измерение частоты вращения основано на принципе электрической дистанционной передачи вращения вала двигателя валу магнитно-индукционного измерительного узла измерителя и преобразования частоты вращения вала в угловые перемещения стрелки измерителя.

Тахометр работает следующим образом (рис. 3): в обмотке статора 11 датчика при вращении ротора 15 возбуждается трехфазовый ток с частотой, пропорциональной частоте вращения вала двигателя. Ток по трем проводам приводится к обмотке статора 12 синхронного серводвигателя.

Частота вращения магнитного поля статора измерителя пропорциональна частоте токов в обмотках фазы. Ротор двигателя измерителя вращается с частотой, синхронной вращению магнитного поля статора. На конце вала ротора двигателя укреплен магнитный узел 2 с шестью парами постоянных магнитов, между полюсами которых расположен чувствительный элемент 8. При вращении магнитного узла в чувствительном элементе индуцируются вихревые токи. В результате взаимодействия вихревых токов с магнитным полем магнитного узла создается вращающий момент чувствительного элемента. Вращающему моменту чувствительного элемента противодействует спиральная пружина 7, – один конец которой укреплен на оси чувствительного элемента, другой – неподвижен. Так как момент спиральной пружины пропорционален углу ее закручивания, то угол поворота чувствительного элемента пропорционален частоте вращения магнитного узла, и соответствует частоте вращения вала двигателя. На другом конце оси чувствительного элемента укреплена стрелка 5, показывающая по равномерной шкале 4 измерителя частоту вращения вала двигателя.

Для повышения устойчивости стрелки и улучшения отсчета показаний прибора применено демпфирование подвижной системы измерителя. При движении подвижной системы магнитный поток магнита 6 наводит в алюминиевом диске 3 вихревые токи, которые взаимодействуют с магнитным полем магнитов, и в подвижной системе возникает тормозящий момент. Ротор состоит из двух постоянных магнитов 13 и трех гистерезисных дисков 14, соединенных вместе. Взаимодействие ротора с магнитным полем статора – определяется взаимодействием магнитных полей постоянных магнитов статора и гистерезисных дисков.

Читайте также:  Прибор для сварки скруток медных проводов

Электрические тахометры служат для дистанционного контроля направления и частоты вращения валов в диапазоне до 1500 об/мин. Датчиками в них служат тахогенераторы – миниатюрные генераторы переменного или постоянного тока, вырабатывающие напряжение, пропорциональное частоте вращения вала. Указателями являются магнитоэлектрические вольтметры со шкалой, градуированной в единицах частоты вращения.

В тахометре (рис. 4, а) тахогенератор 3 постоянного тока, приводимый во вращение от вала через цепной привод 2, является датчиком частоты вращения вала 1. К нему может быть подключено до восьми указателей – вольтметров 4 постоянного тока, размещенных по судну. Передаточное отношение от вала 1 к датчику определяется соотношением числа зубьев звездочек цепного привода и должно быть таким, чтобы номинальные частоты вращения вала и якоря датчика совпадали. Если при номинальной частоте вращения вала напряжение, вырабатываемое датчиком, не равно (30±0,1) В, то необходимо корректировать положение магнитного шунта. При правом и левом вращении якоря с номинальной частотой разность напряжений не должна превышать 0,1 В. В противном случае, необходимо корректировать нейтральное положение траверсы щеткодержателей.

В электрическом генераторе переменного тока 5 (рис. 4, б), ротором является постоянный магнит 7, установленный неподвижно на валу, а статором – стальные неподвижные полосы 6. Тахогенераторы постоянного тока вместо обмоток возбуждения имеют постоянные магниты. В результате большого количества ламелей коллектора и особых форм вырезов канавок вырабатывается постоянное напряжение с небольшими пульсациями, которое пропорционально частоте вращения. Преимущество датчиков постоянного тока – получение поляризованного напряжения, т. е. одновременно определяется и направление вращения; недостаток – сбои в работе коллектора. Передача от вала должна быть без скольжения (шестеренчатая, цепная). В тахогенераторах переменного тока это возможно только при наличии двух обмоток со сдвигом фаз 90°. Переменное напряжение должно быть выпрямлено в мостиковой схеме. Разность напряжений обоих гальванически разделенных контуров измеряется прибором с двумя поворотными катушками. Напряжение на выводах тахогенератора зависит от количества подключенных показывающих приборов. Поэтому в корпусе тахогенератора устанавливается нагрузочный резистор, который можно включать или выключать. Имеется также резистор для поднастройки показаний.

Для суммирования числа оборотов вала двигателя или механизма применяют специальные счетчики оборотов. Упрощенная принципиальная схема дистанционного электромеханического счетчика представлена на рис. 5.

На валу 9 жестко закреплены храповое колесо 5 и цифровой барабан 7, а цифровые барабаны 6 свободно насажены на вал. Барабаны кинематически соединены между собой так, что при полном обороте каждого из них соседний слева разворачивается на 1/10 оборота. На каждый барабан нанесены цифры от 0 до 9. Таким образом обеспечивается десятичная система отсчета. Число читается в рамке прибора 8. Колесо 5 входит в зацепление с храповиком 3, который в одну сторону перемещается под действием пружины 4, а в другую – якорем 2 электромагнитной катушки 1. Катушка получает питание Uп от сети через герметичные контакты выключателя 13. В выключателе на пластинчатой пружине с контактом закреплен постоянный магнит 12. Выключатель крепится к корпусу двигателя таким образом, чтобы между якорем 12 и стальным штифтом 10 вала 11 был установлен зазор, обеспечивающий притягивание якоря и замыкание цепи питания катушки 1.

Широко распространены магнитоуправляемые контакты (герконы). Прибор представляет собой две тонкие пермалоевые пластины с небольшим зазором между концами, впаянные в стеклянную колбу, из которой выкачан воздух (в некоторых приборах колбу заполняют инертным газом). При появлении вблизи геркона магнитного поля постоянного или электрического магнита происходит взаимное притягивание (прогиб) пластин и замыкание контактов. Постоянный магнит крепится на вращающемся валу 11 вместо штифта 10.

При каждом обороте вала независимо от направления его вращения катушка 1, получив питание, втягивает якорь 2 и смещает храповик 3 на один зуб колеса 5. При обесточивании катушки храповик под действием пружины 4 смещается в первоначальное положение, разворачивает колесо 5, вал 9 и барабан 7 на 1/10 оборота, что приводит к изменению показаний счетчика на одну единицу. Через один оборот барабана 7 соседний барабан 6 разворачивается на 1/10 оборота, отсчитав 10 оборотов вала 11, и т. д.

ВСЁ про тахометр: что это такое, виды, что измеряет, принцип работы и устройство, для чего нужен

Автомобильный тахометр представляет собой специальное измерительное устройство, позволяющее установить частоту вращения подвижных деталей в механизмах автомобиля. В основе принципа измерения лежит вычисление количества оборотов, которые совершает коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания за одну минуту.

Работа электронного прибора возможна на всех видах транспорта. Приборы устанавливают для измерения скорости на железнодорожном транспорте, тракторах, комбайнах, обычных машинах, морских кораблях и самолётах – различной технике, оснащённой двигателем внутреннего сгорания.

В статье простым языком расскажу про тахометр, что это такое, что измеряет, какие виды существуют, как работает и из чего состоит, как правильно пользоваться прибором. Обещаю, будет интересно!

Что это такое?

Что это такое в машине? Тахометр – особый измерительный прибор, предназначенный для определения частоты вращения разных элементов. Находится этот индикатор на панели приборов рядом со спидометром.

Изобрёл тахометр американский инженер Кертис Виддер в 1903 году, после того, как изобрел циклометр – прибор для считывания пробега велосипеда. У него даже был свой лозунг: «Приятно знать, насколько далеко ты проехал». Кстати, похожее устройство описывал в 23 г. до н.э. историк Витрувий. А похожее устройство для измерения расстояния придумал китайский учёный Жан Чен две тысячи лет назад.

Что измеряет этот нужный прибор? Устройство позволяет определить количество совершаемых прокручиваний за единицу времени. Полученный результат зависит от интенсивности вращения роторов, вала, диска в разных машинах, механизмах и агрегатах. Сразу понять, что делает, как выглядит, где находится и что показывает прибор – затруднительно.

Читайте также:  Прибор для проверки тензодатчиков

Кроме датчика скорости вращения, тахометр может сообщаться со специальным индикатором. Следовательно, устройство состоит из двух частей, связанных друг с другом электрической связью. Чаще всего принцип работы прибора основан на измерении скорости вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Сам индикатор устройства находится на основной панели управления приборами, возле водительского сидения, рядом со спидометром.

В чем производит замер тахометр? Для легкового автомобиля измерение частоты вращения происходит в тысячах оборотов в минуту. В других транспортных средствах значения тахометра могут быть во времени (час, мин., сёк.), расстоянии (км, м, см), скорости (км/ч, м/с) и единицах.

Постараемся понять, зачем нужен тахометр в автомобиле. Он облегчает процесс выбора необходимой скорости (передачи). Если стрелка прибора на панели управления приближается к зоне, окрашенной красным цветом, следует переключиться на следующую передачу. В норме показатели должны быть в зелёной области – от 2000 до 3000 об/мин., превышение свыше 5000 об/мин., опасно для всех деталей авто. Такая мощность рассматривается допустимой на гоночных моделях.

Тахометр очень помогает вовремя переключить передачу (особенно это касается новичков)

Тахометр оборотов двигателя применяется для работ по настройке на холостом ходу. Какие обороты показывает тахометр? При пуске мотора обороты должны составлять около 800 в минуту. При пустом пуске они должны быть выше, могут достигать 1500 об/мин. Если есть перегрев ДВС наблюдается снижение числа оборотов до номинальных. Тестирование позволяет установить проблемы, если летом машина стоит и не двигается, а вращение достигает 1000. В случае, когда регулятор холостого хода работает неправильно, вероятен чрезмерный расход горючего. Показатели в ходе испытаний должны быть постоянной величиной, допустимы колебания в пределах 100 единиц.

Что измеряет тахометр в машине?

Назначение прибора позволяет использовать ресурсы двигателя авто без последствий – вот для чего применяется устройство. Тахометр очень помогает уменьшить износ деталей мотора. Каждый двигатель имеет персональные технические характеристики, от которых зависит его конечная производительность. Эти параметры зависят от наибольшего допустимого крутящего момента и предельной мощности с поправкой на число оборотов. Тахометр это прибор для измерения перечисленных параметров.

Таким образом, главная функция – это сообщение водителю данных, на основании которых можно проконтролировать число вращений и своевременно изменить используемую передачу (пониженную или повышенную). Это применимо к автомобилям с механической коробкой передач.

Приведу примеры полезности тахометра:

  1. Если мотор будет постоянно работать на низких оборотах (до 2000 об./мин.), то расход топлива будет невысоким, но могут возникнуть некоторые неполадки. Если резко включить высокую передачу, то ДВС начнёт работать с высокой нагрузкой. Горючая смесь будет сгорать не полностью и в итоге на цилиндрах, поршнях и свечах будет образовываться нагар. А при работе на невысоких оборотах возникает плохое смазывание узлов агрегата маслом, в результате чего их износ повышается.
  2. Если двигатель будет постоянно работать на высоких оборотах (свыше 4000 об./мин.), то это сильно повысит расход бензина. Двигатель будет перегреваться, его узлы будут изнашиваться быстрее, масло будет ускоренно терять свои эксплуатационные свойства.

Советы по выбору измерителя частоты вращения вала

  • Прибор, с помощью которого проводят замеры частоты вращения вала (или так называемой угловой скорости), называют тахометром. Если устройство дополнительно оснащается записывающим и регистрирующим модулями, то это будет уже тахограф. Прибор для суммирования числа оборотов вала также носит название счетчика.

    К помощи тахометров прибегают везде, где необходимо проконтролировать частоту вращения вала во всевозможных двигателях – на транспортных средствах, конвейерных установках, насосных станциях и т.д. Нередко используют тахометры и для контроля работы станкового оборудования. Область использования, одним словом, достаточно обширна.

    Принцип работы устройства

    Блоком измерения обрабатываются сигналы, которые поступают от датчика. Сигналы, в свою очередь, преобразуются в цифровые и передаются по интерфейсу на индикационную систему или внешние регистраторы. Блок информации считывает показатели с определенной частотой – несколько раз в секунду. При этом проводится также проверка достоверности информации, отсутствия ошибок.

    Виды измерителей частоты вращения вала

    Разновидности тахометров бывают самые разные – в зависимости от места монтажа и вариантов использования, например, различаются:

    • ручные;
    • стационарные;
    • дистанционные устройства.

    По принципу работы это:

    • центробежные механические приборы;
    • магнитного типа;
    • магнитно-индукционные;
    • электрические и электронные.

    Механические проще в конструктивном плане, однако электронные могут предложить большую точность замеров и обширный диапазон настроек. Есть и комбинированные модели, использующие сразу несколько принципов проведения замеров. Например, контактным механическим и бесконтактным электронным.

    Читайте также:  Приборы работающие в комплекте с термометрами сопротивления

    Выбор по конструктивным особенностям и функционалу

    Делая выбор в пользу того или иного счетчика, нужно учесть, для проведения каких именно замеров он предназначается. К примеру, есть тахометры, которые можно дополнительно использовать как счетчик импульсов. Это позволит подсчитывать объем конвейерной продукции, сырьевой расход, расход материалов, время наработки оборудования, механизмов и машин при проведении испытательных работ.

    Лучше, если измерение и подсчет можно будет проводить как в прямом, так и в обратном направлениях. Следует предусмотреть возможность масштабирования измеряемых величин.

    Производительные многофункциональные устройства оснащаются аварийной сигнализацией, опциями по сбросу и обнулению показаний. Можно предусмотреть защиту паролями во избежание несанкционированного доступа. Современные тахометры позволяют осуществлять соединение с компьютером и сетевое дистанционное управление через ПК.

    При выборе устройства не будет лишним проверить наличие измерительного зонда, что позволит проводить замеры в труднодоступных местах, а также на торцах и дисках, на объектах большой протяженности (конвейеры ленточного типа).

    К полезным аксессуарам относят и дисковую насадку. Благодаря ней можно будет мерить как частоту вращения вала, так и длину движущегося объекта – той же ленты конвейера.

    Лучше приобретать тахометр, который подходит и для быстрых, и для медленных вращающихся объектов.

    Функциональные возможности, на которые можно опираться, выбирая ту или иную модель тахометра:

    • Измерение частоты вращения вала с максимальной точностью и в обширном диапазоне;
    • Наличие встроенной памяти для запоминания максимальных показателей частот вращения за тот или иной промежуток времени;
    • Проведение тонких настроек режимов работы устройства;
    • Количество пазов на валу или импульсов датчика за одно вращение;
    • Настройка параметров срабатывания реле;
    • Подсчет моточасов;
    • Работа не только в прямом направлении, но и в реверсном.

    Конечно, цена часто является определяющим моментом. Но не стоит приобретать устройство по подозрительно низкой цене. Как показывает практика, всегда за низкой стоимостью стоит и низкое качество. Такой тахометр может выдавать сильные погрешности замеров, долго не прослужит. Так что лучше отдавать предпочтение только проверенным производителям.

    Тахометры (16)

    Тахометр (измеритель числа оборотов) – это устройство, разработанное для проведения бесконтактных или контактных измерений частоты вращения (скорости оборотов) разнообразных подвижных объектов, таких как: валы машин и механизмов, роторы, диски и любые другие вращающиеся детали в процессе своей работы.

    99999 об/мин
    Точность измерений: ± 0,05 %

    99999 об/мин
    Диапазон измерение скорости вращения (контактно): 0,5

    19999 об/мин
    Диапазон измерение скорости движения поверхности (контактно): 0,05

    99999 об/мин
    Точность измерений: ± 0,05 %

    19999 об/мин
    Диапазон измерение скорости движения поверхности (контактно): 0,05

    40000 об/мин
    Точность измерений: ± 0,05 %

    19999 об/мин
    Диапазон измерение скорости движения поверхности (контактно): 0,05

    19999 об/мин
    Диапазон измерение скорости движения поверхности (контактно): 1,0

    1999,9 м/мин
    Точность измерений: ± 0,05 %

    99999 об/мин
    Точность измерений: ± 0,05 %

    Электронный тахометр: обороты двигателя – под контролем

    Одной из главных диагностических функций тахометра является контроль над скоростью вращения любого подвижного механизма промышленного оборудования и всевозможных устройств. Наиболее часто данного вида приборы используют для определения скорости вращения коленчатого вала в двигателе внутреннего сгорания автомобиля. Также многие модели цифровых тахометров работают как измерители линейной скорости движения поверхности, что позволяет определить показатели скорости движения конвейера или ленточных деталей. Контролируя текущее состояние движения механизма, оператор может управлять технологическим процессом и следить за соблюдением технических условий эксплуатации оборудования.

    Виды цифровых тахометров

    Цифровой тахометр вычисляет число оборотов детали в единицу времени при помощи процессора и отображает показания на дисплее. Такие устройства отличаются высокой точностью и удобством в работе. В зависимости от принципа функционирования выделяют следующие разновидности промышленных тахометров:

    • Бесконтактные (оптические) – не требующие непосредственного контакта с объектом измерения, осуществляющие замеры дистанционно при помощи лазера или фотоэлектрического приемника (фототахометры). Такие приборы предоставляют возможность фиксировать вращение с частотой до 100000 оборотов в минуту.
    • Контактные (механические) – определяют не только частоту вращения, а также скорость движения поверхности с помощью специальной насадки и требуют полноценный доступ к агрегату, для которого требуется произвести замер. Механический метод обычно применяется для контролирования и измерения относительно небольших скоростей.
    • Комбинированные – предназначены для измерения угловой и линейной скоростей и обладают свойствами контактных и бесконтактных моделей.
    • Стробоскопические (стробоскоп-тахометр) – функционируют по принципу визуальной статичности вращающегося объекта и позволяют измерять частоту вращения и колебания небольших объектов до 50000 оборотов в минуту.

    Современные приборы выполнены в прочном и удобном корпусе, обладают широким набором дополнительных функций, например возможностью сохранения полученных данных в памяти тахометра и отображения их на дисплее в процессе измерений.

    В вопросе выбора, какой электронный тахометр купить, необходимо определить для решения какой задачи будет использоваться прибор, и сопоставить измерительные возможности устройства с частотой вращения проверяемых Вами объектов. В ассортименте нашего интернет-магазина представлены как самые простые, так и передовые модели измерителей частоты оборотов по выгодным ценам. Высококвалифицированные специалисты нашего магазина предоставят Вам подробную техническую консультацию и помогут подобрать оборудование исходя из Ваших потребностей.

    Мы предоставляем гарантию на срок 12 месяцев и осуществляем оперативную бережную доставку в любые города России от 3000 рублей бесплатно!

  • Рейтинг
    ( Пока оценок нет )
    Загрузка ...
    Adblock
    detector