12150ZLC發(fā)動機(jī)空氣濾清阻力報警裝置實踐教學(xué)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計

爨紅亮

摘要：在裝備實踐教學(xué)中，模擬教學(xué)訓(xùn)練是已被實踐證明的有效地教學(xué)手段，它通過對實際裝備工作過程及操作流程的模擬，使參訓(xùn)人員通過模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，熟悉其使用要求，完成使用操作訓(xùn)練。本設(shè)計圍繞12150ZLC發(fā)動機(jī)空氣濾清器報警裝置使用和維護(hù)實踐教學(xué)，對12150ZLC發(fā)動機(jī)空氣濾清阻力報警裝置使用和維護(hù)實踐教學(xué)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計研究。旨在運用直觀的教學(xué)手段，提高裝備實踐教學(xué)效果和質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：模擬訓(xùn)練;空氣濾清器報警裝置;訓(xùn)練;考核

對于裝備的使用、維護(hù)的實踐教學(xué)目前主要采取的還是傳統(tǒng)的依托保障實車實習(xí)進(jìn)行。在實車實習(xí)教學(xué)中，由于車內(nèi)空間狹小，造成在實習(xí)過程中學(xué)員觀察比較困難，同時每臺車能夠保障實習(xí)的人數(shù)有限制，車少人多的矛盾十分突出，使得實習(xí)只能是一臺車分批次進(jìn)行或者多臺車輛保障同時進(jìn)行。這樣一來造成實習(xí)過程中學(xué)員比較分散，給教員教學(xué)的組織帶來困難;二來由于施展不開而影響教學(xué)的實際效果。在裝備實踐教學(xué)中，模擬訓(xùn)練教學(xué)是已被實踐證明的極為有效地教學(xué)手段，它通過對實際裝備工作過程及操作流程的模擬，使參訓(xùn)人員通過模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，熟悉和掌握裝備使用要求，完成使用操作的訓(xùn)練。本設(shè)計圍繞12150ZLC發(fā)動機(jī)空氣濾清報警裝置使用和維護(hù)實踐教學(xué)，對12150ZLC發(fā)動機(jī)空氣濾清阻力報警裝置使用和維護(hù)實踐教學(xué)進(jìn)行了模擬訓(xùn)練裝置的設(shè)計研究。

1.12150ZLC發(fā)動機(jī)空氣濾清阻力報警裝置模擬訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計定位

設(shè)計以12150ZLC發(fā)動機(jī)空氣濾清阻力報警裝置模擬訓(xùn)練為目的，圍繞系統(tǒng)最終要實現(xiàn)的演示空氣濾清阻力報警裝置工作過程進(jìn)行教學(xué)、訓(xùn)練及考核提供操作平臺，通過理論分析和實車調(diào)研的方法對模擬系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。根據(jù)機(jī)電一體化及自動化的思想對輔助訓(xùn)練及考核的電路進(jìn)行設(shè)計。最終形成一套完整的集教學(xué)、訓(xùn)練、考核于一身的模擬訓(xùn)練系統(tǒng)。

2.12150ZLC發(fā)動機(jī)空氣濾清阻力報警裝置報警原理分析

空氣濾清阻力報警裝置是用來檢查空氣濾清器內(nèi)濾塵絲盒是否過臟并判斷濾清器濾塵絲盒是否需要清洗的裝置。該裝置為半自動化裝置，通過此裝置的工作可清楚地掌握濾清器是否需要清洗，改變了之前在對車輛進(jìn)行定期保養(yǎng)時清洗濾清器的狀況，而且車輛在多塵條件下工作時，也可根據(jù)空氣濾清器報警裝置中指示燈的顯示而提前對濾清器進(jìn)行清洗。避免了之前工作的盲目性和憑借使用經(jīng)驗進(jìn)行保養(yǎng)的隨意性。

空氣濾清器阻力報警裝置的核心元件為空氣濾阻力傳感器。由圖可以看出，當(dāng)空氣濾指示器接通開關(guān)關(guān)閉時，報警裝置中的空氣濾阻力傳感器與空氣濾清器之間是隔開的，不能相互聯(lián)通。空氣濾清器中的空氣無法到達(dá)報警裝置中的空氣濾阻力傳感器。當(dāng)空氣濾指示器接通開關(guān)接通時，空氣濾清器與空氣濾阻力傳感器相互連通，此時空氣濾清器中的空氣可以通過采樣接管和空氣濾阻力指示器接通開關(guān)到達(dá)空氣濾阻力傳感器。空氣濾阻力傳感器的作用在于將空氣的壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號，促使報警電路發(fā)出報警信號。

空氣濾阻力傳感器在報警電路中相當(dāng)于一個電路開關(guān)。報警裝置中一共有兩條電路，這兩條電路屬于并聯(lián)的關(guān)系，任何一條電路的接通都可以使得報警裝置中指示燈盒上的報警指示燈開啟。在報警裝置使用之前需要先檢查裝置中的電路是否完好，即接通電源總開關(guān)，同時接通阻力指示燈盒上的開關(guān)，并按壓按鈕。此時我們接通了報警裝置中的一條電路，如果指示燈盒上的報警指示燈燃亮，那么報警裝置中的電路是完好的，我們可以繼續(xù)進(jìn)行下面的檢查工作;如果按下按鈕，指示燈盒上的指示燈未燃亮，那么說明報警裝置中的電路存在故障，我們必須將電路中的故障排除掉才能繼續(xù)進(jìn)行下面的檢查工作。

當(dāng)檢驗完電路的完好性并接通空氣濾指示器接通開關(guān)后，空氣濾清器內(nèi)的空氣即通過采樣接管到達(dá)空氣濾阻力傳感器中。促使空氣濾阻力傳感器報警的空氣阻力為7.8KPa，即當(dāng)空氣濾清器的濾清阻力為7.8KPa時，報警裝置中的空氣濾阻力傳感器將報警電路中的另一條電路接通，此時指示燈盒上的報警指示燈燃亮，從而提醒駕駛員空氣濾清器的濾清阻力過大，發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)空氣供給不足，需要及時清洗空氣濾清器。

3.空氣濾阻力傳感器原理分析

空氣濾阻力傳感器是將空氣的壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號從而控制報警電路接通與否的關(guān)鍵部件。空氣濾阻力傳感器內(nèi)主要部件為電位器和杠桿。杠桿移動主要靠兩側(cè)氣體產(chǎn)生的壓力差來完成的。杠桿兩側(cè)分別是與外界相通的大氣，和與空氣濾清器內(nèi)部相通的空氣。由于發(fā)動機(jī)的抽吸作用和濾清器的濾清作用，杠桿兩側(cè)的氣體勢必會產(chǎn)生壓力差，壓力差的大小取決于空氣濾清器的臟污程度，濾清器越臟，濾清阻力越大，經(jīng)過空氣濾清器后的氣體與外界大氣之間的壓力差越大，即在壓力差的驅(qū)動下杠桿的位移量越大。當(dāng)壓力差達(dá)到報警極限值即800+60mm水柱時，杠桿上的滑臂觸點即接通報警電路，使得報警指示燈燃亮，從而發(fā)出報警信號。

4.空氣濾清器報警裝置的使用

空氣濾清阻力報警裝置在使用中，需要按照一定操作步驟進(jìn)行操作和檢查，否則可能造成檢查結(jié)果的不準(zhǔn)確，使發(fā)動機(jī)不能發(fā)揮應(yīng)有的技術(shù)性能。空氣濾清阻力報警裝置的正確使用步驟為：

4.1接通電源總開關(guān)，同時接通阻力指示燈盒上的開關(guān);

4.2檢查指示燈完好性：按壓按鈕，指示燈應(yīng)燃亮，松開后熄滅;

4.3啟動發(fā)動機(jī)，并固定轉(zhuǎn)速在2000轉(zhuǎn)/分;

4.4逆時針轉(zhuǎn)動接通開關(guān)上的柱塞約3—4圈，此時開關(guān)接通，使空氣濾清器中的負(fù)壓傳到阻力傳感器中;

4.5若指示燈燃亮，則說明空氣濾阻力已達(dá)到或超過極限值，空氣濾應(yīng)及時清洗，若燈不亮，則不必清洗空氣濾;

4.6旋緊柱塞，斷開指示燈盒開關(guān)。

5.空氣濾清器報警裝置阻力報警模擬訓(xùn)練、考核系統(tǒng)設(shè)計

5.1空氣濾清器阻力報警模擬訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計

空氣濾清器阻力報警裝置模擬訓(xùn)練系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能之一是實現(xiàn)教學(xué)的演示。教學(xué)過程中需要將報警裝置的工作原理和工作過程清楚地展示給學(xué)員，讓學(xué)員在學(xué)習(xí)中對其工作原理和工作過程有一個直觀的印象。

模擬系統(tǒng)中的設(shè)備簡介：

5.1.1空氣濾清器：空氣濾清器是用來濾清空氣的，在此處裝有空氣濾清器主要是為了模擬實際裝備在工作中濾清空氣的作用，并且空氣濾清器本身具有一定的濾清阻力，為在連接管中產(chǎn)生一定的空氣負(fù)壓提供條件。

5.1.2抽氣機(jī)：抽氣機(jī)是用來代替發(fā)動機(jī)工作的，在抽氣機(jī)的抽吸作用下，空氣由濾清器進(jìn)入，通過連接管在從抽氣機(jī)流出。模擬的是實際裝備工作時空氣經(jīng)濾清器的濾清作用后進(jìn)入發(fā)動機(jī)的過程。同時在抽氣機(jī)的抽吸作用和濾清器的阻力作用下，進(jìn)入連接管中的空氣會與外界大氣產(chǎn)生一定的壓力差。

5.1.3空氣流量調(diào)節(jié)閥：空氣流量調(diào)節(jié)閥主要是用來控制流經(jīng)連接管中的空氣多少的，通過調(diào)節(jié)空氣流量調(diào)節(jié)閥開關(guān)的大小改變空氣流量的大小，從而在連接管中形成不同的氣壓，模擬實裝在使用過程中空氣濾清器逐漸變臟的過程。

5.1.4壓力感受器及壓力指示儀表盤：通過此兩個部件隨時掌握連接管中的壓力情況，以便判斷報警裝置是否該報警和觀察報警時的負(fù)壓值，給受訓(xùn)人員一個直觀的印象。

5.1.5空氣濾指示器接通開關(guān)：空氣濾指示器接通開關(guān)主要是連接和斷開空氣濾阻力傳感器和連接管之間的聯(lián)系的，接通開關(guān)空氣濾阻力傳感器與空氣濾清器相連通，關(guān)閉開關(guān)空氣濾阻力傳感器與空氣濾清器斷開。

5.1.6空氣濾阻力傳感器：空氣濾阻力傳感器是根據(jù)連接管中氣體壓力的大小來判斷是否將報警電路接通的裝置，是連接機(jī)械部分和電路部分的關(guān)鍵部件。

5.1.7電源：為報警電路提供電能。

5.1.8保險絲：在電路中發(fā)生短路或其他原因造成電流過大時斷開電路，起保護(hù)電源作用。

5.1.9開關(guān)：控制整個電路的接通和斷開。

5.1.10按鈕：在使用時用來檢查報警電路的完好性。按壓按鈕，指示燈亮，電路完好;指示燈不亮，電路存在故障。

5.1.11報警指示燈：報警指示燈用來發(fā)出報警信號，通過指示燈的亮暗判斷電路是否完好和空氣濾清器濾清阻力是否達(dá)到極限值。

5.2空氣濾清器阻力報警模擬考核系統(tǒng)設(shè)計

空氣濾清器阻力報警模擬訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計所要實現(xiàn)的功能除了演示空氣率阻力報警工作原理和工作過程外，還為學(xué)員練習(xí)使用空氣濾清阻力報警裝置提供操作平臺，通過此模擬系統(tǒng)實現(xiàn)報警裝置使用操作的訓(xùn)練和考核。在設(shè)計中，為了教學(xué)訓(xùn)練與考核的方便性，設(shè)計了指示電路，用于指示學(xué)員在進(jìn)行操作訓(xùn)練時所出現(xiàn)的操作錯誤。此指示電路的設(shè)計嚴(yán)格按照空氣濾清器報警裝置的使用步驟進(jìn)行，每一步操作的完成與否都能夠在指示電路中得以體現(xiàn)。在每次的操作完成后，操作人員或教員只需觀察指示電路中指示燈的工作情況，便可知道操作步驟是否正確。如果操作過程中存在錯誤，還可知道是操作過程中哪個步驟出現(xiàn)錯誤。

指示電路主要由燈泡和開關(guān)組成的，具體的設(shè)計方案如下圖1所示：圖中粗線表示的電路部分為加裝在模擬系統(tǒng)中的指示電路，其說明如下：

指示燈1、指示燈2、指示燈3的功能是指示參訓(xùn)人員的操作步驟是否正確。在模擬訓(xùn)練系統(tǒng)中 ?檢查空氣濾清器是否過臟時，操作順序應(yīng)該是先接通開關(guān)1，然后按壓按鈕，最后接通空氣濾指示器接通開關(guān)，上述步驟需按照順序依次進(jìn)行。在設(shè)計的指示電路中，指示燈1指示的是開關(guān)1的接通與否。當(dāng)開關(guān)1接通時指示燈1燃亮，否則指示燈1不亮。指示燈2指示操作人員是否按壓按鈕，當(dāng)操作人員將按鈕按下，并且在開關(guān)1閉合狀態(tài)下，繼電器將產(chǎn)生磁場，將開關(guān)2吸合，指示燈2燃亮。指示燈3指示空氣濾指示器接通開關(guān)接通與否。在空氣濾指示器接通開關(guān)上安裝有一個行程開關(guān)，當(dāng)將空氣濾指示器接通開關(guān)向外旋出 3—4圈時，行程開關(guān)將指示燈3的電路閉合，此時在開關(guān)2閉合的情況下指示燈3發(fā)亮。

圖中，指示燈1、指示燈2、指示燈3的控制開關(guān)屬于逐級串聯(lián)的關(guān)系，即在前一個指示燈開關(guān)未閉合時，下一個指示燈的開關(guān)即使已經(jīng)閉合，相應(yīng)的指示燈也不會燃亮。即三個指示燈燃亮的順序只能是按照指示燈1、指示燈2、指示燈3的順序逐個燃亮。這樣在參訓(xùn)人員進(jìn)行操作訓(xùn)練過程中，其操作順序只能是按照。

圖1 加裝指示電路的空氣濾報警裝置原理圖

先閉合開關(guān)1，然后按壓按鈕，最后接通空氣濾指示器接通開關(guān)的順序進(jìn)行，否則指示燈不能全部燃亮。這樣可使操作人在訓(xùn)練過程中，可以根據(jù)指示燈的燃亮情況逐步尋找出自己是在操作過程中的哪一步出了錯。同時，在考核時，監(jiān)考人員也可以根據(jù)最終指示燈是否全部燃亮來判斷操作人員的操作裝備的訓(xùn)練步驟是否正確。

以上系統(tǒng)方案的設(shè)計，清晰、直觀地展現(xiàn)出空氣濾清阻力報警裝置的工作過程，通過該系統(tǒng)可實現(xiàn)多批次教學(xué)班對12150ZLC發(fā)動機(jī)空氣濾清器報警裝置的模擬訓(xùn)練和考核，從而有效節(jié)約保障資源，提高教學(xué)效果和質(zhì)量。