Устройство для измерения динамических параметров вращающихся деталей силовых установок

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВРАЩйИДИХСЯ ДЕТАЛЕЙ СИЛОВЫХ УСТАНОВОК, содержащее генератор прямоугольного напряжения , усилитель постоянного тока, тензорезистор, регистрирующий блок

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.g(59G 01 5 1 е

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ДВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ г— (ГОСУДАРСТЭЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTHA (21) 3352142/18-21 (22) 02.11.81 (46) 30.06.83. Вюл. Р 24 (72) С.С.Торопов и В.Ф.Проценко (71) Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе (53) 531.717.55(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 481959, кл. Н 01 R 39/00, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2975031, кл.G 01 D 5/12, 21.08.80. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВРАЩАЮЩИХСЯ

ДЕТАЛЕЙ СИЛОВЫХ УСТАНОВОК, содержащее генератор прямоугольного напряжения, усилитель постоянного тока, тензорезистор, регистрирующий блок

„„SU„„1026013 А р питающий токосъемник трансформаторного типа, включающий первичную и подвижную обмотки и обмотку обратной связи, включенную между выходом генератора прямоугольного напряжения и инвертирующим входом усилителя постоянного тока, к выходу которого подключен один конец первичной обмотки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введен трансформаторный преобразовательный блок .с двумя обмотками, одна из которых включена между вторым концом первичной обмотки токосъемника и общим приводом, а вторая соединена с входом регистрирующего блока, при зтом тенэорезистор подключен к зажимам подвижной обмот- . ки.

1026013

10 вращения. Надежность работы токосъемного узла в таких условиях оказывается наиболее низкой в сравнении с другими узлами всего -устройства

)5 для измерения параметров вращающихся деталей.

) Цель изобретения — повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, О что в устройство, содержащее генераы тор прямоугольного напряжения, усилитель постоянного тока, тензорезистор, регистрирующий блок и питающий токосъемник трансформаторного типа, включающий в себя первичную и подвижную обмотки и обмотку обратной связи, включенную между выходом генератора прямоугольного напряжения и инвертирующим входом усилителя постоянного тока, к выходу которого подключен один конец первичной обмотки, введен трансформаторный преобразовательныйй блок с двумя обмотками, одна иэ которых включена между вторым концом первичной обмотки токосъемника

35 и общим проводом, а вторая соединена с входом регистрирующего блока, при этом тензорезистор подключен к зажимам подвижной обмотки.

На чертеже приведена блок-схема

4О предлагаемого устройства.

Устройство для измерения динамических параметров вращающихся деталей силовых установок содержит питающий токосъемник 1 трансформаторного типа, включающий в себя первичную обмотку 2, обмотку 3 обратной связи и подвижную обмотку 4, генератор

5 прямоугольного напряжения, усилитель б постоянного тока, тенэорезистор 7, расположенный на вращающейся о части 8 силовой установки, трансформаторный преобразовательный блок

9 с обмотками 10 и 11 и регистрирующий блок 12.

Устройство работает следующим обра

55 зом.

Электрический сигнал в форме прямоугольного напряжения с выхода генератора 5 прямоугольного напряжения через обмотку 3 обратной

60 связи поступает на инвертирующий вход усилителя б постоянного тока и возбуждает ток i â первичной обмотке 2 питающего токосъемника 1 трансформаторного типа. Ток i индуктиру6 ет напряжение в подвижной обмотке 4

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для измерения динамических параметров (давления, деформаций, вибраций) вращающихся деталей силовых установок — электрических машин, газотурбинных двигателей и т.п.

Известно устройство для измерения динамических параметров вращающихся деталей силовых установок с помощью бесконтактных токосъемников трансформаторного типа и резистивных преобразователей - тензорезисторов, содержащее на вращающейся части силовой установки выпрямители, стабилитроны и фильтры для питания измерительной цепи постоянным током $1

Недостатком этого устройства является невозможность одновременного обеспечения работоспособности при высоких температурах окружающей сред и широком частотном диапазоне контролируемого параметра.

Известно также устройство, содержащее генератор прямоугольного напряжения, усилитель постоянного тока, тензометрический мост, регист.рирующий блок., питающий токосъемник трансформаторного типа, включающий в себя первую подвижную обмотку, первичную обмотку и обмотку обратной связи, включенную между выходом генератора прямоугольного напряжения и инвертирующим входом усилителя постоянного тока, к выходу которого подключен один конец первичной обмотки, второй конец которой соединен с общим приводом, а также передающий TQKocúåìíèê трансформаторного типа, включающий B себя вторую подвижную и неподвижную обмотки, при этом первая и вторая подвижные обмотки соединены с соответствующими диагоналями тензометрического моста, а неподвижная обмотка — с входом регистрирующего блока.

Сущность работы известного устройства заключается в питании измерительной цепи, расположенной на вращающейся части силовой установ ки, квазипостоянным напряжением в форме длительных разнополярных прямоугольников благодаря нулевому разностному сигналу, получаемому путем сравнения двух напряжений напряжения на выходе генератора прямоугольного напряжения и напряжения, индуктируемого в обмотке обратной связи 2 .

Недостатком известного устройства являются большой габарит токосъемного узла и невысокая надеж.ность. Это объясняется тем, что для реализации одного канала измерения динамического параметра необходимы два токосъемника трансформаторного типа - передающий и питающий. В большинстве практических случаев требуется создание многоканальных систем измерения параметров врà zeraHxcя деталей силовых установок, где осевые

5 и радиальные габариты токосъемного узла ограничены. Токосъемный узел работает в условиях повышенной вибрации, значительных температур окружающей среды при наличии агрессивных компонентов и при высоких скоростях

1026013

Составитель М.Катанова

Редактор Л.филь Техред В. Далекорей Корректор A.Ïîâõ

Заказ 4547/34 Тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 и обмотке 3 обратной связи. Так как обмотка 3 обратной связи включена последовательно с выходом генератора 5 прямоугольного напряжения, то при соответствующей фазировке обмотки 3 напряжение, индуктируемое в ней, 5 будет всегда в противофазе с напряжением на выходе генератора 5. Разностный сигнал поступает на инвертирующий вход усилителя 6 постоянного тока и при достаточно большом 10 коэффициенте усиления по напряжению усилителя 6 стремится к нулю. Таким образом, в обмотках 3 и 4 будут индуктироваться напряжения, близкие по форме к напряжению на выходе генератора 5 прямоугольного напряжения. Обмотка 10 трансформаторного преобразовательного блока 9 включена последовательно с первичной обмоткой 2 токосъемника 1, а слецовательно, обтекается тем же током i .

Этот ток индуктирует в другой обмотке 11 трансформаторного преобразовательного блока 9 прямоугольное напряжение, которое поступает на вход 25 регистрирующего блока 12.

Тензорезистор 7, расположенный на вращающейся части 8 силовой установки, находится под воздействием конт- ролируемого параметра х(). Изменение величины сопротивления теизореэистора 7 приводит к изменению величины тока i текущего через него, а соответственно, и к изменению тока i, текущего через обмотку 10 трансформаторного преобразовательного блока 9. Поскольку контролируемый параметр х(t) - динамический (вибрация, давление, деформация), то информативный сигнал, содержащийся в токе 1, будет переменным, с час- 4О тотой контролируемого параметра x(t) . тот сигнал индуктирует в обмотке 11 трансформаторного преобразовательного блока 9 напряжение, которое налагается íà прямоугольное н пр жен е, 45 поступающее на вход регистрирующего блока, где осуществляется выделение и регистрация информативной составляющей смешанного сигнала.

Отсутствие в предлагаемом устройстве передающего токосъемника позволяет практически вдвое сократить размеры токосъемного узла или при

;тех же допустимых габаритах на его размеры увеличить число измерительных каналов ° Сокращение числа элементов с низкой надежностью значительно повышает ресурс работы устройства.

Кроме того, устройство имеет более широкий частотный диапазон измерения. Это объясняется тем, что ток текущий через обмотку 10 транс- форматорного преобразовательного блока 9, не зависит от величины и характера входного сопротивления этого блока, что обеспечивается в результате использования усилителя 6 постоянного тока с большим коэффициентом усиления по напряжению.

Следовательно, можно считать, что обмотка 10 трансформаторного преобразовательного блока 9 питается от источника тока. Если режим работы блока 9 выбрать близким к холостому ходу (т.е. входное сопротивление регистрирующего блока 12 выполнить значительным), то трансформаторный преобразовательный блок 9 оказывается преобразовательным блоком ток-напряжение, амплитудно-частотная характеристика такого блока является нарастающей в функции частоты. Следовательно,, завал частотной характеристики устройства на высоких частотах в результате наличия индуктивностей рассеяния первичной и подвижной обмоток токосъемника 1 будет компенсироваться подьемом частотной характеристики переформаторного преобразовательного бло ка 9; отсутствие в устройстве передающего токосъемника — нестандартного элемента устройства, технология изготовления которого сложна, так как сопряжена с необходимостью обеспечения воздушных зазоров 0,10,3 мм между вращающейся и неподвижной частями магнитопровода и изготовлением обмоток для работы на оборотах, достигающих нескольких десятков тысяч в минуту, позволяет обеспечить высокую надежность, а также повышенный ресурс работы устройства.