Автомобільні прилади вимірювання тиску.

1. Призначення і типи приладів для вимірювання тиску
2. Манометри прямої дії
3. Термобиметаллический імпульсний манометр
4. Логометріческій манометр
5. Сигналізатори падіння тиску

Призначення і типи приладів для вимірювання тиску

Наша сеть партнеров Banwar

Сучасні автомобілі оснащуються різними механізмами, системами і агрегатами, що використовують як робоче тіло рідини і гази. Це можуть бути різні гідравлічні і пневматичні пристрої, що функціонують під дією стислих рідин, масел, повітря і газів, при цьому основним параметром робочого тіла в таких пристроях є його тиск, який необхідно постійно контролювати, а значить і вимірювати.

Прилади вимірювання тиску (манометри) застосовуються в автомобілі для контролю тиску:

• Масла в двигуні;
• Повітря в пневматичною гальмівною системою;
• Масла у гідромеханічній передачі;
• У централізованій системі підкачки повітря.

Крім того, в спеціалізованих автомобілях, які використовуються, наприклад, для розміщення та перевезення підйомно-транспортного устаткування, можуть застосовуватися манометри для контролю тиску масла в гідросистемах та пневматичних систем.

Експлуатація автомобіля з несправними приладами контролю, тиску масла і повітря заборонена, тому що може привести до аварійних режимів.

Для екстреного залучення уваги водія в багатьох системах манометри дублюються сигналізатором аварійного тиску.

Крім того, до приладів, що вимірює тиск, відносяться й прилади для виміру розрідження - вакуумметри. В останні роки широко застосовується прилад, який контролює розрідження у впускному колекторі - економетр. Керуючись вказівками цього приладу, водій має можливість вибору режиму руху, відповідного найменшому витраті палива.

За способом вимірювання манометри діляться на прилади прямої дії і електричні.
Прилади прямої дії бувають механічні і рідинні.
Механічні прилади для вимірювання тиску мають чутливий елемент і покажчик, що встановлюється на приладовій панелі. Контрольованому середовищі підводиться до чутливого елемента приладу по трубопроводу.
Рідинні прилади прямої дії для вимірювання тиску (ртутні, спиртові барометри і т. П.) В конструкції автомобілів не використовуються.

Електричні манометри засновані на перетворенні неелектричних величин в електричні, і містять пов'язані між собою манометрический датчик, до якого підводиться контрольована середовище, і покажчик, наявний на щитку приладів або в зоні видимості водія.

***

Манометри прямої дії

До приладів безпосереднього (прямого) дії відносяться манометри з плоскою або овальної трубчастою пружиною.

Основною деталлю манометра з трубчастою пружиною (рис. 1) є пружина 4, що представляє собою пружну плоску або овальну трубку. Трубчаста пружина вигнута по колу і представляє собою не повний виток. Один кінець трубки упаяний в штуцер 7, через який в отвір надходить рідина або повітря. Під дією тиску рідини або повітря трубка розпрямляється, а так як другий кінець з'єднаний з тягою 6, то через передавальний механізм, закріплений в корпусі 1, приводиться в рух стрілка 2 прилади.

Мал. 1. Манометр безпосереднього (прямого) дії: 1 - корпус; 2 - стрілка; 3 - спіральна пружина; 4 - трубчаста пружина; 5 - трубчастий сектор; 6 - тяга; 7 - штуцер; 8 - рухлива плата; 9 - гвинт; 10 - трібка

При збільшенні тиску усередині трубки відбувається її деформація (по осі Y вона збільшується, а по осі X зменшується). При цьому довжина зовнішньої дуги А і внутрішньої дуги А1 стінок трубки практично не змінюється. Внаслідок цього кривизна дуги, по якій вигнута трубчаста пружина, зменшується, і трубка розгинається. При цьому її вільний кінець переміщається, пересуваючи стрілку приладу. Регулювання здійснюється за допомогою рухомої плати 8 і гвинта 9.

У манометрах з трубчастою пружиною переведення стрілки 2 здійснюється трубчастим сектором 5 і трібкой 10. Пружина 3 на осі стрілки компенсує вплив зазорів в передавальному механізмі на показання приладу.

Економетр, що встановлюється на автомобілях (наприклад, ВАЗ-2108, -2109), працює аналогічно. Манометрична трубчаста пружина в даному випадку реагує не на збільшення тиску, а на зменшення, тобто стискається. Відповідно до положення стрілки в одній з трьох зон шкали економетра водій може оцінювати економічність обраного режиму руху, а також отримувати інформацію про ряд несправностей двигуна.
Якщо стрілка приладу знаходиться зліва, двигун працює під збільшеним навантаженням або з великим прискоренням. При цьому збільшується витрата палива, і щоб цього уникнути водій повинен перейти на іншу передачу або змінити режим руху, тим самим підібравши оптимальний режим роботи двигуна.
Якщо стрілка знаходиться праворуч, це вказує на оптимальний режим роботи двигуна.
Коливання стрілки в лівій зоні вказують на несправні клапани або неправильне регулювання системи запалювання. Якщо коливання в лівій зоні і частково захоплюють праву, це означає, що має місце втрата компресії в двигуні.

Недоліками манометрів прямої дії є їх чутливість до вібрацій і невисока перевантажувальна здатність. Крім того, трубопроводи, що підводять контрольоване середовище до приладів, мають схильність до засмічення і навіть закупорці, що призводить до погрішностей в показаннях і відмов.
З цієї причини подальший розвиток манометрических вимірників пов'язано з використанням електричних пристроїв.

***

Термобиметаллический імпульсний манометр

Термобиметаллический імпульсний манометр складається з датчика і покажчика.
Датчик манометра (рис. 2) має мембрану 10, на центральну частину якої спирається виступом 11 пружна пластина 1 з контактом, сполученим з «масою».
У датчику розміщена П -образна термобиметаллический пластина, електрично ізольована від «маси». На робоче плече 2 пластини навита обмотка 3, один кінець якої приварений до термобіпластіне, а другий приєднаний до вивідного затиску 6 через пружний висновок 5. На кінці робочого плеча термобіпластіни встановлений другий контакт 4.
При відсутності тиску під мембраною контакт 4 з'єднаний з контактом на пружною пластині 1. Друге плече термобиметаллический пластини закріплено на пружному тримачі 7, положення якого разом з біметалічною пластиною можна змінювати поворотом важеля 8.

Покажчик термобиметаллический імпульсного манометра (рис. 3) складається з П-образної термобиметаллический пластини 3, яка одним кінцем закріплена на регулювальному зубчастому секторі 8, а іншим з'єднана зі стрілкою 7.
На робоче плече термобиметаллический пластини 3 навита обмотка 1, включена послідовно з обмоткою датчика. Обидва кінці цієї обмотки виведені на затискачі 2 прилади.
Друге плече пластини 3, так само, як і датчика, компенсує зміни температури навколишнього середовища. Робочий кінець термобиметаллический пластини покажчика має гачок 6, зачеплений зі стрілкою.

При підвищенні тиску під мембраною датчика пружна пластина з контактом піднімається і входить в контакт з термобиметаллический пластиною. Струм, що проходить по утворилася в слідства цього ланцюга, нагріває термобиметаллический пластину покажчика. Контакти датчика при нагріванні робочого плеча термобиметаллический пластини через її вигину розмикаються і переривають струм до моменту охолодження пластини і подальшого розмикання контактів.

При сталому тиску в датчику відбувається періодичне розмикання контактів. При цьому час розігріву термобиметаллический пластини датчика, коли контакти замкнуті, залежить від ступеня її деформації, т. Е. Від тиску в датчику.
Час охолодження пластини, коли контакти розімкнуті, залежить від ступеня нагріву пластини щодо температури навколишнього середовища.

Чим вище тиск в датчику, тим більше температура пластини покажчика, так як час замкнутого стану контактів датчика щодо часу розімкненого стану більше. Ефективний струм в обмотці покажчика збільшується, його термобиметаллический пластина деформується і переміщує стрілку по шкалі.

***

Логометріческій манометр

Логометріческій манометр складається з реостатного датчика і магнітоелектричного покажчика.

Реостатний датчик (рис. 4) логометріческого манометра складається з підстави 1 з штуцером, на якому закріплена гофрована мембрана 2 за допомогою сталевого ранта 3, що несе на собі реостат 4 з передавальним механізмом. У центрі мембрани встановлений штовхач 11, на який спирається качалка 9 з регулювальними гвинтами 10. Гойдалка впливає на повзунок 5 реостата, повертаючи його навколо осі 6. Пружина 8 протидіє зміщенню повзунка.

Щоб пульсації тиску в контрольованій системі не викликали сумнівів повзунка по реостата, в канал штуцера датчика запресований наконечник 12 зі стрижнем для очищення каналу, який створює великий опір потоку масла або повітря і тим самим згладжує вплив різких змін тиску на показання приладу.

При подачі масла або повітря в датчик мембрана під тиском вигинається і через гойдалку і опорну площадку 7 рухає повзунок по реостата. При зниженні тиску мембрана під дією власної пружності опускається, і поворотна пружина 8 зрушує повзунок і деталі важільної передачі в початкове положення.

Як покажчика логометріческого манометра застосовується електромагнітний прилад (рис. 5, а), що складається з двох пластмасових полукаркасов 2 на які намотані три вимірювальні індукційні котушки 5, причому одна котушка розташована під кутом 90 ˚ до двох інших. Постійний магніт 3 встановлений всередині каркаса на одній осі зі стрілкою 6.

Магніт може повертатися, орієнтуючись вздовж магнітних силових ліній результуючого вектора напруженості трьох індукційних котушок.

У каркасі встановлений подпятник 4 осі магніту і стрілки. Місток 7 закріплений на каркасі і служить опорою шкали приладу. Між містком і шайбою, закріпленої на осі магніту, а також в підшипник вводять кремнійорганічне рідина, яка демпфує коливання рухомої системи в умовах вібрації.
Для повернення рухомої системи в нульове положення при включеному приладі використовується мініатюрний магніт, що знаходиться між полукаркасамі.
Для виключення впливу на показання приладу сторонніх магнітних полів і впливу полів індукційних котушок на показання інших приладів зібраний каркас розміщують в циліндричному екрані 1.

При включенні датчика і покажчика в ланцюг харчування (рис. 5, б) струм проходить по індукційним котушок W1, W2 і W3 по реостата датчика Rд і термокомпесаціонному резистору RТК. Зміна тиску в контрольованій системі викликає зміни опору реостата датчика Rд, підключеного паралельно індукційної котушці W1.
Струм, що протікає по індукційної котушці W1, змінює своє значення, що призводить до зміни величини вектора напруженості поля, створюваного цією котушкою. Зміна величини опору реостата Rд впливає на величину струму, що протікає по двом іншим індукційним котушок, але цей вплив не сіль істотне, як у випадку з індукційної котушкою W1. Зміна напрямку результуючого вектора напруженості викликає відхилення магніту і стрілки манометра.

Логометріческіе автомобільні прилади в даний час витісняють імпульсні термобиметаллический, оскільки мають ряд істотних переваг.
Датчики логометрів не мають спорогенезів контактів, які схильні до ерозійного зносу і створюють радіоперешкоди.
Логометріческій покажчик має більший кут переміщення стрілки, що дає можливість отримати шкалу приладу з кращого читаністю.
У логометріческом покажчику краще компенсуються впливу зміни напруги живлення і зміна температури навколишнього середовища, так як вектори напруженості магнітних полів всіх індукційних котушок змінюють свою величину практично пропорційно зміні напруги живлення або температури навколишнього середовища. Тому напрямок результуючого вектора напруженості, а значить, і положення стрілки приладу не залежать від цих зовнішніх факторів.

***

Сигналізатори падіння тиску

Застосування на автомобілі манометра зі стрілочним покажчиком тиску часто недостатньо для забезпечення надійного контролю. Зміна тиску за допустимі межі може наступити несподівано, і в цьому випадку сигналізатор тиску на відміну від стрілочного приладу негайно приверне увагу водія. У деяких випадках в контрольованій системі взагалі застосовують тільки сигналізатор, не використовуючи стрілочний прилад.
На автомобілях знаходять застосування сигналізатори аварійного (мінімального) тиску в системі змащування, аварійного тиску в пневмоприводе, у вакуумній системі відкривання дверей та інших робочих системах автомобіля.

Як приклад розглянемо конструкцію датчика аварійного тиску, що застосовується на автомобілях ВАЗ і КамАЗ.
Датчик (рис. 6) має корпус 9 у вигляді порожнього штуцера, який всередині розділений на дві порожнини діафрагмою 8 з тонкої поліефірної плівки. У порожнину під діафрагмою надходить масло із системи змащення і піднімає її разом з штовхачем 6.

Мал. 6. Датчик аварійного падіння тиску: 1 і 7 - контакти; 2 - роз'єм; 3 - фільтр; 4 - ізолятор; 5 - пружина; 6 - штовхач; 8 - мембрана; 9 - корпус

У порожнині над діафрагмою встановлені нерухомий 7 і рухомий 1 контакти і пружина 5, що протидіє переміщенню діафрагми, яка виконує роль чутливого елемента датчика.
Зверху корпус закритий ізолятором 4 з штекерним роз'ємом 2, під яким встановлений спеціальний фільтр 3, що зрівнює тиск в надмембранний порожнини із зовнішнім атмосферним.

При виникненні тиску в поддіафрагменном просторі датчика, сообщенном з контрольованою системою, діафрагма 8 вигинається і розмикає контакти 1 і 7; при падінні тиску контакти замикаються, що призводить до включення контрольної лампочки на панелі приладів.

***

Прилади вимірювання температури