Устройство для бесконтактного изменения параметров колебаний вращающихся деталей с равномерно расположенными по окружности на их поверхности фиксированными метками

Устройство для бесконтактного изменения параметров колебаний вращающихся деталей с равномерно расположенными по окружности на их поверхности фиксированными метками

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, которое достигается путем измерения крутильных и поперечных колебаний в расширенном частотном динамическом диапазоне. При вращении детали 1, на поверхность которой нанесены фиксированные метки 2, с каждого из импульсных датчиков 3, 4, 7, 8 на соответствующие частотные демодуляторы 5, 6, 9, 10 поступают импульсы электрического напряжения, измененные частоты следования которых пропорциональны изменению скорости колебаний детали в плоскости вращения. Напряжения, формируемые на выходе частотных демодуляторов 5, 6, 9, 10, суммируются при помощи сумматора 11, выходной сигнал которого пропорционален скорости крутильных колебаний детали 1. Напряжения, формируемые на выходах вычитателей 12 и 13, пропорциональны соответственно скоростям поперечных колебаний по осям X и Y. При расположении дополнительных импульсных датчиков 14 и 15, смещенных относительно основных импульсных датчиков 3 и 4 на угол α = 180/N, где N - номер гармоники основной частоты вращения (N*982), повышается точность измерения крутильных колебаний на частоте N-и гармоники благодаря компенсации шаговых погрешностей с этой гармоникой. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) SU (II) (5))5 G 0l H 11/06 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

"к

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

"(21) 4240243/25-28 (22) 06,05,87 (46) 07,05.90, Бюл, И - 17 (71) Институт машиноведения им, А,А.Благонравова АН СССР (72) А,Г,Кричевский, З.Л.Айрапетов, Н,С,Герасимов, Р,Л,Иоффе, 0,И,Косарев, Е. К,Протопопов и Г,Е,Рудашевский (53) 531 ° 717(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 484411, кл. G 01 Н 11/06, 19?3. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО

ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КОЛЕБАНИЙ ВРАЩАЮЩИХСЯ ДЕТАЛЕЙ С РАВНОМЕРНО РАСПО

ЛОЖЕННЫИИ ПО ОКРУЖНОСТИ НА ИХ ПОВЕРХ

НОСТИ ФИКСИРОВАННЫМИ METKAMH (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения— расширение функциональных возможностей, которое достигается путем измерения крутильных и поперечных колебаний в расширенном частотном динами» ческом диапазоне. При вращении детали 1, на поверхность которой нанесены фиксированные метки 2, с каждого

2 из импульсных датчиков 3, 4, 7, 8 на соответствующие частотные демодуляторы 5, 6, 9, 10 поступают импульсы электрического напряжения, измененные частоты следования которых пропорциональны изменению скорости колебаний детали в плоскости вращения, Напряжения, формируемые на выходе частотных демодуляторов 5, 6, 9, 10, суммируются при помощи сумматора 11, выходной сигнал которого пропорционален скорости крутильных колебаний детали 1. Напряжения, формируемые на выходах вычитателей 12 и 13, пропорциональны соответственно скоростям поперечных колебаний по осям Х и У, При расположении дополнительных импульсных датчиков 14 и 15, смещенных относительно основных импульсных датчиков 3 и 4 на угол d= 180/и, где п — номер гармоники основной час,тоты врения (n > 2), повышается точность измерения крутильных колебаний на частоте и-й гармоники благодаря компенсации шаговых погрешностей с этой гармоникой, 2 з.п, ф-лы, 1 ил, 1562710

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения механических колебаний вращающихся деталей машин, Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройс1ва путем измерения крутильных и поперечных колебаний в расширенном частотном и динамическом диапазонах, На чертеже приведена блок-схема устройства, Устройство содержит равномерно расположенные по окружности на по:верхности детали 1 фиксированные метки 2, неподвижйо установленную против них первую пару импульсных датчиков 3 и 4, первый 5 и второй 6 частотные демодуляторы, вторую пару импульсных датчиков 7 и 8, электри1чески связанную с третьим 9 и четвертым 10 частотными демодуляторами, сумматором 11 и первым 12 и вторым

13 вычитателями, Импульсные датчики расположены попарно диаметрально противоположно на двух взаимно перпендикулярных осях Х и Y лежащих в плоскости, перпендикулярной оси вра,щения детали 1, к входам сумматора

11 подключены выходы частотных демодуляторов 5, б, 9 и 10, а к входам вычитателей 12 и 1 3 подключены выходы первого 5, второго 6, третьего 9 и четвертого 10 демодуляторов соответственно, Устройство может быть снабжено по меньшей мере одной допол нительной парой диаметрально противоположных импульсных датчиков 14, 15, расположенных к одной из основных пар, например к импульсным цатчикам 3 и 4, с угловым смещением, равным

180 п где n — - номер контролируемой гармоники частоты вращения в спектре сигнала, и подключены аналогично основным к сумматору, Число меток 2 выбирается из условия иск макс где Z — - число меток на детали; п — номер гармоники частоты врача ко щения, соответствующий верхнему пределу частотного диапазона;

Н „„ — верхняя граница динамического диапазоиа измерения контЪ ролируемого параметра колеба" ний1

«Г -табулированная функция Бес2-им«кс

„< я,с1 селя порядка (Z-n «) перво10 ro popa аргумента Z Hìà„,, d — максимально допустимая по N КС грешность измерений, В качестве меток могут быть использованы, например, зубья зубчатых венцов в случае применения индуктив= ных и емкостных датчиков или оптические риски при использовании фотоэлектрических датчиков, В качестве индицирующей и регистрирующей аппаратуры к выходам сумматора 11 и вычитателей 12 и 13 подключаются частотный анализатор и магнитограф из числа известных, !

Устройство работает следующим образомм, При вращении детали 1 с каждого из импульсных датчиков 3, 4, 7 и 8 поступают импульсы электрического напряжения, изменение частоты следования которых пропорционально изменению скорости колебаний детали в плоскости вращения, На выходах частотных демодуляторов 5, 6, 9 и 10 вырабатываются напряжения, пропорциональные частоте сигналов импульсных датчиков, При этом амплитудная, модуляция импульсов, обусловленная изменением зазоров между метками и

40 импульсными датчиками, не влияет на величину выходного сигнала, так как

;исключается известными методами об работки сигналов, например амплитудным ограничением, Напряжения, формируемые на выходах частотных демоду« ляторов, суммируются с помощью сумматора 11, выходной сигнал которого U пропорционален скорости крутильных колебаний детали 1, Напряжения, формируемые на выходах первого 5,вто рого 6-и третьего 9, четвертого 10 частотных демодуляторов, поступают на вычитатели 12 и 13 соответственно, на выходах которых вырабатываются сигналы Б „„ и Б „ пропорциональные скоростям поперечных колебаний по осям Х и Y соответственно, При расположении дополнительных датчиков

14 и 15, смещенных относительно ос 15б2710

50 где Z

Н м<икс новных импульсных датчиков 3 и 4, на угол, равный 180 /и, где n — - но» мер гармоники основной частоты вращения (n ) 2), повышается точность измерения крутильных колебаний на частоте и-й гармоники благодаря компенсации шаговых погрешностей меток этой гармоникой, что расширяет динамический диапазон измерений, Минимальное число меток равно двум, С увеличением контролируемой частоты колебаний необходимо увеличивать число меток, Так, например, при йэмерении колебаний колес зубчатых передач с зубцовой частотой число меток должно быть существенно больше числа зубьев и для обеспечения заданной точности измерений должно выбираться с учетом соотношения (1), где Н о „„ и n „„ „ — задаются получателем измерительной информации, а численное значение функции Т „ „„(ЕН „„ } определяется по таблицам функций

Бесселя, При этом значения данной функции и погрешность измерений долж ны совпадать по знаку, Таким образом, введение дополни.тельных импульсных датчиков, расположенных попарно диаметрально противоположно и электрически связанных через частотные демодуляторы с сумматором и вычитателями, при оптимальном числе меток позволяет измерять поперечные колебания с амплитудой до 0,5 мкм, а минимально измеряемая амплитуда скорости крутильных кблебаний, отнесенная к скорости вращения детали, составляет около 10 7.. При

-1 этом уровень шума примерно на 10 дБ меньше указанных величин, Формула изобретения

1. Устройство для бесконтактного измерения параметров колебаний вращающихся деталей с равномерно расположенными по окружности на их поверхности фиксированными метками, содержащее первую пару импульсных датчиков, диаметрально расположенных относительно оси вращения детали перпендикулярно к ней, подключенных к блоку обработки сигналов, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей эа счет измерения поперечных колебаний детали во взаимно перпендикулярных направлениях и возможности измерения крутильных колебаний детали, оно снабжено перпендикулярно расположенной относительно первой пары

5 импульсных датчиков второй парой импульсных датчиков, диаметрально рас» положенных относительно оси вращения детали перпендикулярно к ней, блок обработки сигналов выполнен в виде четь:рех частотных демодуляторов, первого и второго вычитателей и сумматора, входы которого подключены к выходам частотных демодуляторов, входы которых подключены к выходам соответствующих импульсных датчиков, входы первого вычитателя соответственно подключены к выходам первого и второго частотных демодуляторов, входы второго вычитателя соответственно

20 подключены к выходам третьего и четвертого частотных демодуляторов, 2, Устроиство по п.1, о т л и чающее с я тем, что, с целью повьпнения точности измерения крутиль25 ных колебаний, оно снабжено дополнительными парами диаметрально расположенных относительно оси вращения детали импульсных датчиков, размещенных с угловым смещением о(по окруж30,ности относительно первой или второй пары импульсных датчиков, определяемым из соотношения с(= 180/и, где и > 2 — номер гармоники основной частоты вращения детали, и m до35 полнительными демодуляторами, входы которых подключены к соответствующим дополнительным импульсным датчикам, а выходы — к соответствующим входам сумматора, 40 3 ° Устройство по пп.I и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения частотного и динамического диапазонов измерения колебаний, количество фиксированных ме45 ток, располагаемых на поверхности детали, выбирают из условия

1 м п кс 11 м а к с число меток на детали; номер гармоники частоты вращения, соответствующий верхнему пределу частотного диапазона; верхняя граница динамического диапазона измерения контролируемого параметра колебаний; 15б2710

Макс

Составитель К,Тавлинов

Техред М.Моргентал Корректор О.Ципле

Редактор С,Пекарь

Заказ 1858 Тираж 423 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ужгород, ул. Гагарина, 101.- табулированная функция

2-оу(а в

„ н ) Бесселя порядка (Е-п „„с), первого рода аргумента Н мс кс1 — максимально допустимая погрешность измерений.