МДК 01.04 Приборное оборудование воздушных судов (стр. 25 )

(14)

Приравнивая этот момент моменту , найдем зависимость между ωр и расходом Qм в случае применения тормозного диска

(15)

Таким образом, путем измерения ωр с помощью тахометрического преобразователя 4 можно судить о расходе Qм. Но здесь нет пропорциональности между ωр и Qм, хотя по мере уменьшения отношения зависимость между ωр и Qм делается не более линейной.

В случае применения гистерезисной муфты (рис.12,г), у которой противодействующий момент Mп = const, возможно несколько измерительных схем. Если ограничиться лишь измерением скорости вращения ωр ротора 2, то получим зависимость

(16)

Шкала такого прибора нелинейна и будет иметь подавленный нуль. Измерение возможно лишь при расходах Более целесообразна схема, при которой измеряется разность скоростей (ω–ωр) ведущего 1 и ведомого 2 роторов с помощью тахометрических преобразователей 4 и 5. Частота импульсов f и fp, вырабатываемых ими, пропорциональна ω и ωр, а именно: и , где – коэффициент пропорциональности. Подставляя значения f и fp вместо ω и ωp в уравнение (14), получим

(17)

где – период биения частот f и fp. Здесь Qм пропорционально T.

Возможна еще и третья измерительная схема, при которой скорость ротора 1 автоматически регулируется так, чтобы крутящий момент М на этом роторе был равен тормозному моменту Mп, т. е. чтобы удовлетворялось уравнение . При этом скорость вращения ω первого ротора будет мерой расхода Qм, но шкала будет гиперболической со всеми присущими ей недостатками. При этой схеме ведомый ротор 2 практически неподвижен.

В схеме расходомера, (рис.12,д) ведущий 1 и ведомый 2 роторы связаны между собою пружиной 3 и вращаются с одинаковой скоростью. Крутящий момент закручивает пружину 3, имеющую жесткость с на угол φ, определяемый из уравнения.

(18)

Угол φ равен угловому сдвигу роторов относительно друг друга. Для измерения этого сдвига снаружи трубы устанавливаются тахометрические преобразователи 4 и 5, а роторы снабжаются отметчиками из магнитомягкого материала. Измеряется промежуток времени Δt между двумя смежными импульсами преобразователей 4 и 5. Если T – время одного оборота роторов, то а так как то, следовательно,

(19)

Подставляя отсюда значение φ в уравнение (18), получим

(20)

Поэтому расход Qм оказывается пропорциональным Δt как при синхронном так и при асинхронном двигателе, при котором скорость ω переменная и зависит от расхода. Электрические схемы измерения Δt довольно сложные. Схемы, аналогичные показанной (рис.12,д), нашли применение у расходомеров, роторы которых приводятся во вращение за счет потенциальной энергии потока (рис.13). Сложность измерительной схемы компенсируется у них простотой преобразователя расхода.

Схемы (рис.12,е, ж) предназначены для измерения расхода веществ (например, жидких топлив) с сильно изменяющейся вязкостью. В схеме (рис.12,е) один электродвигатель приводит во вращение ротор 1 через пружину 3 и независимо от него ротор 2 через пружину 4. Первый по ходу потока ротор 1 нагружен крутящим моментом M и моментом сопротивления Mс1 (от вязкости жидкости и от трения в подшипниках). Ротор 2 нагружен только моментом сопротивления Mс2. Поэтому угол закрутки j пружины 3 будет больше угла закрутки φ2 пружины 4. При равенстве жесткостей обеих пружин и равенстве моментов сопротивления Mс1 = Mс2 угловой сдвиг роторов измеряемый с помощью тахометрических преобразователей 4 и 5, как было разъяснено выше, оказывается пропорциональным расходу Qм. В схеме (рис.12,ж) каждый из роторов вращается от своего электродвигателя, Первый по ходу потока нагружается суммой моментов Mв + Mс2 , а второй только моментом Mс2. При равенстве моментов Mс1 и Mс2 и одинаковых электродвигателях разность мощностей ΔN =N1 – N2 потребляемых электродвигателями, определяется уравнением т. е. будет пропорциональна расходу Qм.

Конструкция, выполненного по этой схеме преобразователя расходомера К–2, разработанного в ИАТ, представлена на рис.13.

Рис. 13. Турбосиловой расходомер К–2 с компенсацией вязкости вещества

Преобразователь имеет два одинаковых ротора 3, состоящих каждый из прямолопастной крыльчатки, совмещенной с ротором своего электродвигателя. Роторы снабжены шариковыми подшипниками, установленными на консольных осях. Статоры 2 находятся в герметических полостях, образованных корпусом 5 и диамагнитными втулками 4, отделяющими их от роторов. Струевыпрямитель 1 создают одинаковые условия входа и выхода жидкости, а значит, и одинаковые условия для сил вязкого трения, действующих на ту и другую крыльчатку. Для достижения полной компенсации моментов вязкого и механического трения оба электропривода должны иметь одинаковые характеристики. Кроме того, необходима полная идентичность обоих роторов, в том числе зазоров. При зазорах между струевыпрямителями и роторами, равных 1,35 мм, градуировки на воде и смеси масла с керосином совпали с погрешностью не более 1 % в диапазоне расходов от 0,5 до 4,5 кг/с. Но при уменьшении у второго ротора этого зазора до 0,6 мм наблюдалось изменение градуировочной зависимости. С уменьшением зазоров между роторами и разделительной втулкой 4 чувствительность расходомера возрастает. При увеличении зазоров от 0,2 до 0,6 мм крутизна градуировочной зависимости заметно уменьшалась. Схемы однороторных турбосиловых расходомеров представлены на рис.12,з, и.

В первой из них расход определяется путем измерения электрической мощности N, затрачиваемой на вращение электродвигателя. Она прямо пропорциональна крутящему моменту Mк согласно зависимости Проще всего определять по силе тока i, питающего статор электродвигателя. Во второй схеме (рис.12,и) электродвигатель связан с ротором 1 пружиной 2, угол закрутки которой пропорционален расходу.