Устройство для измерения механической деформации

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ, содержащее вибропреобразователи, последовательно соединенные предварительный усилитель , вход которого соединен с выходом вибропреобразователей, преобразователь сигналов, частотный ана ,лизатор и регистратор, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, преобразователь сигналов выполнен в виде последовательно соединенных первого сумматора, делителя, второго сумматора и ключей, установленных на выходах первого сумматора и делителя, а также первого и второго инверторов с входными и выходными ключами, входные ключи соединены с вибропреобразователями, а выходные - с входом первого сумматора, при этом.второй вход второго сумматора. соединен с выходом вибропреобв разрвателя, а выход второго суммато-, ра подключен к входу частотного анализатора .: 00 сд

„„SU„„5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 С О1 Н,1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф\

° Ю

Э

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3579995/18-28 (22) 13.04.83 (46) 30.08.84.Бюл. Р 32 (72) В.А.Четвертаков, О.С.Новиков и В.М.Малыгин (53) 620. 178.47(088.8) (56) 1. Иориш . Ю.И. Виброметрия. N., "Машиностроение", 1963.

2 ° Каталог вибрационного оборудо- . вания фирмы "Prodera", (Фр.), 1980 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

МЕХАНИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ, содержащее вибропреобразователи, последовательно соединенные предварительный усилитель, вход которого соединен с выходом вибропреобразователей, преобразователь сигналов, частотный ана,лизатор и регистратор, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, преобразователь сигналов выполнен в виде последовательно соединенных первого сумматора, делителя, второго сумматора и ключей, установленных на выходах первого сумматора и делителя, а также первого и второго инверторов с входными и выходными ключами, входные ключи соединены с вибропреобразователями, а .выходные — с входом первого сумматора, 1 при этом, второй вход второго суммато° ра соединен с выходом вибропреобразователя, а выход второго суммато", ра подключен к входу частотного анализатора.

1 11110

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при определении механической деформации тел, нагруженных переменными рабочими усилиями, например корпусов поршневых машинных агрегатов.

Известно устройство для измерения вибрации, включающее датчик, предусилитель и частотный анализатор (1j.

Недостатком данного устройства является невозможность использования его для измерения переменной составляющей деформации объектов, не имеющих неподвижных точек, относительно которых могла бы быть измерена деформация. К таким объектсл относятся, в частности, поршневые машинные агрегаты, например дизель-генераторы, установленные на виброизолирующих опорах. При,этом колебания каждой отдельной точки агрегата содержат помимо информативной составляющей,,определяемой внутренними силами и конечной жесткостью, также и составляющие, обусловленные действием на корпус агрегата внешних сил (неуравновешенных сил инерции и других).

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения механических-деформаций, содержащее вибропреобразователи, последовательно соединенные предварительный усилитель, вход которого соединен с выходами вибропреобразоватепей, преобразователь сигналов, выполненный в виде линии 3ВМ с аппаратурой подготовки данных, частотный анализатор и регистратор (2 j.

Недостатком известного устройства является его конструктивная слож. 40 ность, заключающаяся в наличии линии

ЭВИ с аппаратурой подготовки данных.

Цель изобретения - упрощение конструкции.

Поставленная цель достигается тем, 5 что в устройстве для измерения механических деформаций, содержащем вибропреобразователи, последовательно соединенные предварительный. усили-. тель, вход которого соединен с выхо- о дом вибропреобразователей, преобразователь сигналов, частотный анализатор и регистратор, преобразователь сигналов выполнен в виде последовательно соединенных первого сумматора, дели- >5

:теля, второго сумматора и ключей, установленных на выходах первого cm матора и делителя, а также первого

35 3

1 и второго инверторав с входными и выходными ключами, входные ключи сое динены с вибропреобразователячи, а выходные — с входом первого сумматора, при этом второй вход второго сумматора соединен с выходом нибропреобразователя, размещаемого на объекте вдоль линии, соединяющей его край ние точки, а выход второго сумматора подключен к входу частотного анализатора.

На фиг. 1 и 2 представлена в двух проекциях схема расположения точек установки вибродатчиков при исследовании деформаций дизель-генераторного агрегата; на фиг. 3 — схема устройства; на фиг. 4 и 5 — векторные диаграммы, поясняющие процессы, происходящие в преобразователе сигналов в ходе измерения деформации.

Объектам исследования является дизель-генераторный агрегат, состоящий из дизельного двигателя 1 и электрогенератора 2, соединенных фонарем 3 и рамой 4, виброизолированной от фундамента. Вибродатчики 5, снабженные предварительными усилителями 6, устанавливаются в зависимости от исследуемого вида деформации ,в точки 7"15. Выходы предусилителей 6 соединяются с преобразователем 16 сигналов (фиг. 3). Преобразователь .16 имеет входы 17 — 21. При этом входы 17 и 18 внутри преобразователя 16 соединены через счетверенный ключ 22, имеющий контакты 23 и

24 с инверторами 25. Контакт 24 ключа 22 обеспечивает заземление инверторов 25 и прямое соединение входов

17 и 18 с инвертирующим,сумматором

26. Сумматор 26 через спаренный ключ

27, имеющий контакты 28 и 29, соединен с делителем 30 и далее с сумматором 31 Параметры делителя 30 подобраны так, чтобы обеспечивалось уменьшение сигнала в 2 раза. Выход

32 преобразователя 16 соединен с час" тотным анализатором 33 и при необходимости записи спектра деформации— с самописцем 34 уровня.

Устройство работает следующим образом.

У дизельного двигателя 1 его неуравновешенные силы инерции и остаточные дисбалансы вращающихся частей, являющиеся дпя корпуса внешними силами, вызывают ега вибрацию, как недеформируемого тела, на амортизаторах.

В то же время внутренние силы, дейст1 i 11035

12 вующие в цилиндре дизеля (например, давле ые газов), а также высокочастотные внешние силы (удары в сочленениях механизма движения,.клапанах и т,д.) вызывают деформацию корпуса агрегата или его отдельных частей. В результате вибрация измеряемая вибродатчиком 5 в любой из точек агрегата, является суммой вибрации обоих видов . Для определения переменного изгиба (деформаций) корпуса агрегата в вертикальном направлении датчики устанавливаются в точки 7, 8 и 9.

При этом линии точек 7 и 9 подключаются к входам 19 и 20, а вибродатчик

5 в точке 8 - к входу 21. Ключ 22 замыкает контакт 24, а ключ 27 — в контакт 28, в результате чего инверторы 25 выключаются, а сумматор 26 соединяется с .сумматором 31 через делитель 30. На фиг. 4 показана построенная от некоторого полюса Р векторная диаграмма сигналов S S u

7 8

S, вырабатываемых вибродатчиками 5 в соответствующих точках измерения.

CHF HBJIbl S 7 i 89 суммируются II с аторе 26. Полученный сигнал (8 +89), 7 пройдя через делитель 30, становится равным 8 величине, равной по модулю, но противоположной вибрации, которая имела бы место в точке 8 в случае отсутствия изгибной деформации корпуса. Сумматор 31 обеспечивает сложение сигналов 8< и 8, в результ тате чего полученный сигнал D предП ставляет собой изгиб корпуса в точке . 8 относительно линии точек 7-8-9 на данной частоте. Сигнал на выходе 32 будет противофазен сигналу D„

Для определения переменной крутильной деформации а&регата вибродатчики 5 располагают в точках 7, 9, 10 и 11 рамы, причем линии от точек 7 и 11 подключаются к входам

17 и 18, а линии от точек 9 и 10— к входам 19, и 20. Ключ 22 замыкает контакт 23, в результате чего инверторы 25 включаются, а ключ 27 замыкаpI контакт 29, в результате чего .умматор 26 соединяется с сумматором 31 непосредственно„ На фиг. 5 показана векторная диаграмма сигналов 87 89 810И 84, вырабаваеМ .и

19 в соответствующих тбчках. На суммаУ тор 26 поступают сигналы, которые можно представить в виде (S -8 ) о (8 „-8 ). При этом первое выражение в скобках характеризует поворот точки 10 относительно точки 7, а .второе

15 поворот точки 11 относительно точки 9.

Оба поворота происходят на одинаковом радиусе, поэтому в случае от20 сутствия скручивания оба выражения будут равны и противофазны, в результате чего сигнал на входе сумматора

26.и, следовательно, сумматора 31 должен быть нулевым. Конечная вели25 чина сигнала на выходе сумматора (вектор Р) характеризует амплитуду кручения агрегата с данной частотой на базе между точками 7-9 и плече

7-10 (фиг. 2).

Аналогично определяется перемен30 ная деформация сдвига, например, рамы 4 в горизонтальной плоскости, с той разницей, что сигнал от точек

13 и 14 подается на входы 17 и 18, :а сигнал от точек 12 и 15 — на вхо35 ды 19 и 20.

Предложенное устройство является простым и удобным для измерения деформаций в протяженных конструкциях: корпусах, рамах, станинах, фермах

40 и т.д. В частности, измерение дефор мации станочных рам позволяет. опре1 делить погрешность станков, обусловленную их нежесткостью, и принять меры, направленные на снижение этой

45 погрешности.

1 111035

zs

ФиюЗ

/

l

Составитель Ю.Богданов

Редактор М.Дыпын Техред Т.Фанта Корректор О. Билак

Заказ 6299/33 Тираж 546 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