Устройство для измерения износа манжетного уплотнения

Устройство для измерения износа манжетного уплотнения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Авторы изобретения

А.M.Ôoìàíèí и Ю.Б.Ханжонков

t "".

Новочеркасский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. Серго Орджойикидэе " (7I ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ ИЗНОСА

МАНЖЕТНООГО УПЛОТНЕНИЯ ва.

Изобретение относится к технике. экспериментального исследования три-. ботехнических свойств узлов трения машин и механизмов.

Известно устройство для измерения износа манжетного уплотнения, содержащее корпус, установленный в нем с возможностью вращения вал, изготовленный из токонепроводящего материала, манжетное уплотнение с уплотняищими кромками, взаимодействующее с поверхностью вала f1).

Известное устройство обладает тем недостатком, что не может с высокой точностьи измерить износ, особенно в условиях непрерывного (безостановочного) режима испытания. Это обусловлено, в частности тем, что из мерительная система не позволяет учесть эффекты, связанные с.тепловым расширением тел и изменением жесткости манжет в процессе пх раэогре.

Цель изобретения — повысить точность измерения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено датчиком износа, выполненным в виде тонкого металлического покрытия, нанесенного в форме двух концентрично расположенных на каждый уплотняищей кромке измерительного и компенсационного незамкнутых колец, два кон16 ца которых соединены перемычкой, измерительное кольцо взаимодействует, с валом, и системой измерения износа, электрически связанной с перемычкой и двумя другими концами иэl$ мерительного и компенсационного колец.

Кроме того, система измерения износа содержит источник постоянного

10 стабилизированного тока два нуль.Ф органа, источник регулируемого стабилизированного тока, два переменных резистора, усилитель, серводвигатель, редуктор, источник стабилизирован903748 ного (g gy ) 0„= „(1+ +) Ъ где l — ток, протекающий по измери1

45 тельному кольцу 4.

С помощью первого нуль-органа

10 постоянно сравниваются напряжения на измерительном 4 и компенсационном 5 кольцах, и путем регулирования выходного тока источника

11 регулируемого стабилизированного тока автоматически на компенсационном кольце 5 поддерживается такое же напряжение, как и на измерительНоМ кольце 4, T,е ° равное 0 =1 Й,=П

Следовательно, выполняется условие 1 - Ра (2) ного напряжения, измерительный прибор, перемычка соединена с корпусом устройства двумя переменными резисторами и источниками постоянного стабилизированного тока и стабилизированного напряжения, конец измерительного кольца подключен к первому нульоргану и источнику постоянного стабилизированного тока, конец компенсационного кольца подключен к первому!О полюсу источника регулируемого стабилизированного тока, вход которого соединен с выходом первого яульоргана, а ко второму полюсу источника регулируемого стабилизированного 15 тока подключен первый переменный резистор и первый вход второго нуль-органа, второй вход которого соединен с источником стабилизированного напряжения и вторым переменным резистором, выходное напряжение с которо- го подается на измерительный прибор, а к выходу второго нуль-органа подключен усилитель, связанный электрически с серводвигателем, который через редуктор кинематически связан с первым и вторым переменными резисторами, В этом устройстве износ измеряется за счет изменения сопротивления измерительного кольца датчйса износа, которое изнашивается синхронно с уплотняющей кромкой ианжетного уплотнения, а компенсационное кольцо, служит для устранения ошибок измерения, связанных с разогревом изнашиваемых элементов и, как следствие, изменением сопротивления измерительного кольца. °

На фиг. l изображена принципиальная схема размещения датчика износа на уплотняющей кромке манжетного уплотнения, на фиг. 2 — разрез А-А на фиг, 1. !

Устройство состоит из корпуса 1, закрепленного в нем манжетного уплотнения 2 с уплотняющими кромками. В корпусе 1 установлен с возможностью вращения вал 3, который выполнен из токонепроводящего материала, который в процессе испытаний взаимодействует с манжетным уплотнением 2.

На уплотняющей кромке манжетного уплотнения 2 расположен датчик износа, состоящий из измерительного 4 и компенсационного 5 незамкнутых колец, соединенных перемычкой 6. Перемычка 6 н два других конца 7 и 8 измери(тельного 4 и компенсационного 5 колец электрически связаны с системой измерения износа, состоящей из источника 9 постоянного стабилизированного тока первого нуль-органа

10, источника ll регулируемого стабилизированного тока, первого переменного резистора 12, второго нульоргана 13, усилителя 14, серводвигателя 15, редуктора 16, источника

17 стабилизированного напряжения, второго переменного резистора 18, измерительного прибора 19.

Износ манжетного уплотнения измеряется следующим образом.

В электрической цепи, составленной из источника 9 постоянного стабилизированного тока и измерительного кольца 4, протекает постоянный стабилизированный ток, значение которого не зависит от сопротивления измерительного кольца 4, рав— 9 — удельное сопротивлее ние материала металлического покрытия кольца при нулевой т 5Мпературе, толщина металлического покрытия, Ь вЂ . ширина металлического покрытия, *- температурный коэффициент сопротивления металлического покрытия, l — длина измерительного кольца 4, С " температура покрытия.

Напряжение на измерительном кольце 4 металлического покрытия при этом равно

3748 ля 14 и серводвигателя 15, кинематически связанного через редуктор 16 с движком переменного резистора 12.

В результате имеем 0 =04, где 045 выходное напряжение источника 17 стабилизированного напряжения.

С учетом (6) К =К (,11- И), . (3) где R — сопротивление компенсациои"

2о ного кольца 5 при нулевои температуре.

Сопротивление компенсационного кольца 5 зависит только от температуры и не изменяется в результате износа манжетного уплотнения.

Таким образом, подставляя (3) в (2), получим (R3

=3

4 " Ъ|2о

U4Ra

Р = — 4 з 3„р

Z2,! го(! )

Преобразуем выражение (4) с уче- г0 том (1) д„, 4Н)=З е 1 ). 3

Поскольку температуры измерительного 4 и компенсационного 5 колец, одинаковы, благодаря наличию масляной ванны вокруг манжетного уплотнения и наличию перемычки 6 имеем

2 " ф гО

Зо т.е. значение тока !г не зависит от температУры.

Определенные удобства возникают

О в том случае, если определяемая вели- Э5 чина и измеряющий ее параметр связаны между собой линейной зависимостью

С этой целью последовательно с источником ll регулируемого стабилизи рованного тока включен переменный резистор 12, тогда напряжение на резисторе 12 равно 0 =! К, где R сопротивление переменного резистора 12.

Тогда с учетом (5) 0 =Э

1э R

5 90 где I — ток источника ll регулиру2 емого стабилизированного тока, R — сопротивление компенсационг ного кольца 5, которое равно

Иэ полученного уравнения имеем

Таким образом, сощ отивление резистора 12 пропорционально ширине измерителького кольца 4, уменьшающегося по мере износа кромки манжетного уплотнения 2.

Для обеспечения непрерывного измерения износа макетного уплотнения

2 на одном валу с переменным резистором 12 имеется переменный резистор

18, который полным сопротивлением подключен к источнику 17 стабилизированного напряжения. Ввиду того, что роторы переменных резисторов связаны между собой и поворачиваются на одинаковый угол, выходное напряжение переменного резистора 18 пропорционально сопротивлению переменного резистора 12. Поэтому выходное напряжение, подаваемое на измерительный прибор 19, также как и значение К пропорционально ширине изЭ мерительного кольца 4, а следовательно, и величине износа манжетного уплотнения 2.

Предлагаемое устройство позволяет установить связь между износом манжетного уплотнения и его геометрическими характеристиками, в частности углами наклона его уплотняющих кромок, н также позволяет с высокой точностью проследить кинетику процесса изнашивания манжетного уплотнения. т.е. напряжение 0> можно изменять

50 путем измеэ:ения величины сопротивле3

Второй нуль-орган 13 постоянно сравнивает напряжения на переменном резисторе 12 и ээа выходе источника

l7 стабилизированного напряжения и поддерживает .. ти напряжения равными путем изменения величин;,э сопротивления резистора Rg с помощью усилитеФормула изобретения

l. Устройство для измерения износа манжетного уплотнения, содержащее корпус, установленный в нем с возможностью вращения вал, изготовленный из токонепроводящего материала, манжетное уплотнение с уплотняющими кромками, взаимодействующее с поверхностью вала, о т л и ч а ю—

903748 щ е е с я тем, что, с целью повыщения точности измерения, оно снабжено датчиком износа, выполненным в виде тонкого металлического покрытия, нанесенного в форме двух концентрично расположенных на каждой уплотняющей кромке измерительного и компенсационного незамкнутых колец, два конца которых соединены перемычкой, измерительное кольцо взаимодействует с валом, и системой измерения износа, электрически связанной с перемычкой и двумя другими концами измерительного и компенсационного колец.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что система измерения износа содержит источник постоянного стабилизированного тока, два нуль-органа, источник регулируемого стабилизированного тока, два переменных резистора, усилитель, серводвигатель, редуктор, источник стабилизированного напряжения, измерительный прибор, перемычка соединена с корпусом устройства двумя переменными резисторами и источниками постоянного стабилизированного тока и стабилизированного напряжения, конец измерительного кольца подключен к первому нуль-органу и источнику постоянного стабилизированного тока, конец компенсационного кольца подключен к первому полюсу источника регулируемого стабилизированного тока, вход которого соединен с выходом первого нуль-органа, а ко второму полюсу источника регул лируемого стабилизированного тока подключен первый переменный резистор и первый вход второго нуль-органа, второй вход которого соединен с источником стабилизированного напряжения и вторым переменным резистором, выходное напряжение с которого подается на измерительный прибор, а к выходу второго нуль-органа подключен усилитель, связанный электрически с серводвигателем который через редуктор кинематически связан с первым и вторым переменным резисторами.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 384059, кл. G 01 N 3/56, 1971 (прототип).