Обзор эталонной силозадающей машины с гидравлическим умножающим устройством ЭСМГ-50ТМ

Машина ЭСМГ-50ТМ предназначена для поверки крановых весов, силоизмерительных и весоизмерительных датчиков методом сличения выходного сигнала поверяемого датчика или весов с выходным сигналом образцового динамометра.

Метод сличения реализуется через создание замкнутой силовой цепи, элементами которой являются образцовый и поверяемый динамометры. Кроме них, силовая цепь включает также реверсор, раму и силовой гидроцилиндр.

Машина представляет собой вертикально установленную силовую раму с регулируемыми опорами (рисунок 1). На верхней части рамы устанавливается силовой гидроцилиндр (силовозбудитель) одностороннего действия. На его поршне закреплен образцовый динамометр, на который свободно подвешен четырехколонный реверсор.

Рис.1. Схема установки машины ЭСМГ-50ТМ

Давление в силовом гидроцилиндре создается путем поступательных перемещений штоков двух цилиндров - основного (большого гидроцилиндра БГЦ) и вспомогательного (малого гидроцилиндра МГЦ). БГЦ используется для быстрого изменения давления в системе. МГЦ предназначен:

• для плавного управляемого изменения нагрузки;

• для компенсации изменения давления масла вследствие нагрева от сжатия;

• для компенсации упругого последействия нагруженных частей силовой схемы.

В составе машины предусмотрено устройство выборки зазора (УВЗ) – вспомогательный гидроцилиндр с электромагнитным клапаном. Он предназначен для быстрого перемещения штока силового цилиндра в начале цикла испытаний – от исходного положения до замыкания силовой цепи и обратно в конце цикла. БГЦ, МГЦ и УВЗ оснащены электроприводами и могут управляться через кнопки и переключатели (ручной режим управления) или посредством выполнения команд программы автоматического управления. Конструктивно гидроцилиндры располагаются в шкафу управления.

Машина может работать в 2-х режимах:

1. Ручной режим, когда включением БГЦ достигается нагрузка, близкая к заданной. Далее с помощью МГЦ выставляется и поддерживается нужное её значение.

2. Автоматический режим, когда происходит одновременное автоматическое считывание данных образцового и поверяемого динамометров. Программа обработки результатов пересчитывает данные замеров, полученные в близких к заданным точкам и представляет окончательный результат в виде значений в самих этих точках. Дополнительная погрешность, вносимая пересчётом, не превышает 0, 001%.

Выходные сигналы обоих динамометров можно считывать в единицах мB/B непосредственного с весовых терминалов, расположенных на лицевой панели шкафа управления. Скорректированный по нелинейности и РКП и преобразованный в единицы силы или массы, сигнал образцового динамометра ЭСМГ-50тм можно визуально считывать только в окне программы автоматического управления или получить в виде отчёта программы обработки результатов. Интерфейс программы автоматического управления представлен на рисунке 2.

Рис.2. Интерфейс программы автоматического управления машиной ЭСМГ-50ТМ

Существует возможность создания собственного алгоритма испытаний. Результаты испытаний хранятся в базе данных и их всегда можно извлечь. После испытаний автоматически формируется протокол испытаний, который представлен на рисунке 3.

Рис.3. Протокол испытаний тензодатчиков 

Значения погрешностей тензодатчика определяются автоматически согласно требованиям ГОСТ 30129-96 «Датчики весоизмерительные тензорезисторные. Общие технические требования» и ГОСТ 28836-90 «Датчики силоизмерительные тензорезистоные. Общие технические требования и методы испытаний» и отображаются в протоколе испытаний. Это исключает возможность оператором неправильного подсчета погрешностей датчиков.

Машина ЭСМГ-50тм в сравнении с гидравлическими машинами, оснащёнными насосными станциями объёмного действия (поршневыми насосами), обладает рядом преимуществ:

• отсутствием насосной станции, что приводит к уменьшению габаритных размеров машины;

• плавностью хода и отсутствием скачков давления и гидроударов при работе насоса.

Возможность большого хода поршня силового цилиндра, присущая машинам с насосами, здесь преимуществом не является ввиду отсутствия потребности в перемещениях, превосходящих упругие деформации распространённых динамометров.

В сравнении с гидравлическими машинами, выполненных по принципу грузопоршневого манометра, ЭСМГ-50тм также имеет ряд преимуществ. Задание давления калиброванными грузами, с применением неуплотнённых цилиндрических поршневых пар с жидкостной смазкой, в реализации довольно сложно. Необходимость обеспечения зазора поршень-цилиндр в единицы микрон, подбор прочных износостойких материалов, сложность конструкции узлов, задающих и преобразующих усилие в давление и наоборот – всё это усложняет конструкцию и переводит силозадающую машину такого принципа действия в разряд уникальных. ЭСМГ-50тм, в сравнении с подобной машиной, проста как по конструкции, так и в изготовлении. Все уплотнения выполнены резиновыми кольцами и манжетами, возвратно-поступательное движение всех поршней и штоков достигается применением винтовых ходовых пар с электроприводом. К тому же ЭСМГ-50тм позволяет устанавливать любую нагрузку из диапазона допустимых, что может пригодиться для исследовательских или иных целей.

Для обеспечения заявленной точности воспроизведения нагрузки необходимо периодически проводить поверку и калибровку ЭСМГ-50тм. Методика поверки машины содержит два основных этапа:

1. Поверка комплекта образцовых калибровочных динамометров на Государственном эталоне России для определения их метрологических характеристик. Комплект состоит из нескольких динамометров на различные номинальные нагрузки.

2. Калибровка машины предназначена для определения погрешностей образцового динамометра при нагружении образцовыми калибровочными динамометрами и последующая их компенсация.

Наличие нескольких образцовых калибровочных динамометров обусловлено особенностями программы корректировки нагрузочных характеристик образцового динамометра, которая предусматривает систему поправок. Система представляет собой набор массивов данных, каждый из которых несёт информацию о его нелинейностях и РКП при испытаниях при различных номинальных нагрузок. К примеру, если машина укомплектована 50-ти тонным образцовым датчиком, то комплект состоит из 50, 30, 20, 10-ти тонных образцовых калибровочных динамометров. Соответственно, система содержит четыре файла, содержащих поправки на характеристики образцового динамометра при нагружении его от 0 до 10т, от 0 до 20т, от 0 до 30т и от 0 до 50т.