Устройство для измерения виброперемещений

 

Изобретение относится к виброизмерительной технике и может быть использовано для измерения виброперемещений как в виброкалибровочных устройствах, так и при испытаниях конструкций и их элементов на моногармоническую вибрацию. Устройство позволяет повысить точность измерений, а 2 . также достоверность результатов измерений . Преобразователь выполнен в виде скобы 1, прикрепленной к подвижной части 2 вибростенда 3, а датчик содержит корпус 10, измерительный стержень 8 с подпружиненными на концах контактами 9. зубчато-реечный механизм 6, служащий для преобразования углового перемещения оси шагового двигателя 16 в линейные перемещения стержня. Корпус 10 датчика установлен на неподвижной части вибростенда 3 и входит внутрь скобы 1 с тем. чтобы стержень 8, линейно перемещаясь, контактировал с полками скобы 1. Управление работой шагового двигателя 16 и подсчетом шагов перемещения его вала через кодово-импульсный преобразователь 14 и блок 15 питания осуществляет микро-ЭВМ 13, принимающая командные сигналы через интегратор 11 и пороговый элемент 12 от формирователя 10 импульсов контакта, вход которого электри-. чески соединен со скобой 1 и корпусом 10 датчика.2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st>s G 01 В 7/28

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4782369/28 (22) 15.01,90 (46) 15.04.93. Бюл. М 14 (71) Казанский авиационный институт им.

А.Н.Туполева (72) В. П. Наумов и P. X. Бикмуллин (56) Авторское свидетельство СССР

)Ф 947627, кл. 0 01 В 7/28, 1979.

Авторское свидетельство СССР

М 1265489, кл. G 01 Н 11/02, 1982.

Стационарное виброкалибровочное образцовое устройство СО В КУ-68. Тех ническое описание и инструкция по эксплуатации. (прототип). (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВИБРОПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к виброизмерительной технике и может быть использовано для измерения виброперемещений как в виброкалибровочных устройствах, так и при испытаниях конструкций и их элементов на моногармоническую вибрацию. Устройство позволяет повысить точность измерений, а

„„. Ж„„1809295 А1 также достоверность результатов измерений. Преобразователь выполнен в виде скобы 1, прикрепленной к подвижной части 2 вибростенда 3, а датчик содержит корпус 10, измерительный стержень 8 с подпружиненными на концах контактами 9, зубчато-реечный механизм 6, служащий для преобразования углового перемещения оси шагового двигателя 16 в линейные перемещения стержня, Корпус 10 датчика установлен на неподвижной части вибростенда 3 и входит внутрь скобы 1 с тем. чтобы стержень

8, линейно перемещаясь, контактировал с полками скобы 1. Управление работой шагового двигателя 16 и подсчетом шагов перемещения его вала через кодово-импульсный преобразователь 14 и блок 15 питания осуществляет микро-ЭВМ 13, принимающая командные сигналы через интегратор 11 и пороговый элемент 12 от формирователя 10 импульсов контакта, вход которого электри-. чески соединен со скобой 1 и корпусом 10 датчика. 2 ил.

1809295

Изобретение относится к виброизмерительной технике и может быть использовано для измерения виброперемещений как в виброкалибровочных устройствах; так и при испытаниях конструкций и деталей на моногармоническую вибрацию в машиностроении, самолетостроении, приборостроении.

Целью изобретения является повышение точности измерений, Сущность изобретения поясняется схемой на фиг. 1; на фиг. 2 а, б, в приведен алгоритм работы устройства.

Устройство содержит скобу 1, выполненную из токопроводящего материала, установленную на подвижной части 2 вибростенда 3 через изолирующую прокладку 4 рядом с испытываемым обьектом 5 (или калибруемым вибродатчиком), зубчатореечный механизм заключен в корпус 6, преобразующий угловые перемещения входной оси 7 в линейные перемещения измерительного стержня 8, имеющего нэ концах подпружиненные контакты 9, электрически связанные с корпусом механизма, Корпус механизма, при этом жестко связан с неподвижной частью вибростенда

3 и установлен так, чтобы измерительный стержень 8 находился в пространстве между полками скобы i и геометрическая ось его,была перпендикулярна поверхностям полок. Крг ме того, в устройство входят формирователь )0 импульсов контакта, вход которого соединен со скобой 1 и корпусом зу " .:чато-реечного механизма 6, вырабатывающий электрический сигнал в момент каса-ния подпружиненных контактов поверхностей полок скобы, интегратор 11, вход которого подключен к выходу формирователя импульсов контакта, пороговый элемент 12, вход которого соединен с выходом интегратора, микро-ЗВМ 13, на шину ввода которой подключен выход порогового элемента 12, кодово-импульсный преобразователь 14, вход которого соединен с шиной вывода, Устройство работает следующим образом.

Перед началом испытаний производится измерение разности двух величин - внутреннего размера между полками скобы и длины измерительного стержня 8 между внешними поверхностями контактов 9. Измерение производится в автоматическом режиме при неработающем стенде.

8 процессе измерения микро-3ВМ 13 вырабатывает кодовые сигналы определенной тактовой последовательности, которые преобразуются кодово-импульсным преобразователем 14 в управляющие импульсы, воздействующие на токовые ключи блока питания 15, Количество токовых ключей равно числу обмоток шагового двигателя 16, Количество разрядов кодовой посылки так" же соответствует этому числу, 5 B соответствии с значением кодовой посылки одного такта, открываются соответствующие токовые ключи и по обмоткам шагового двигателя, включенным последовательно с токовыми ключами и источником

10 питания, начинает протекать ток. При этом вал двигателя поворачивается на один угловой шаг. При следующем такте кодовой посылки вэл двигателя поворачивается еще на один угловой шаг и т,д, Скорость и направ15 ление дискретного углового перемещения вала шагового двигателя зависит от значе-. ния кода посылки и частоты тактовой после. довательности посылок, определяемых программой микро-ЗВМ. Вместе с валом

20 двигателя дискретно поворачивается и жестко связанная с ним входная ось 7 эубчатореечного механизма 6. Зубчато-реечный механизм- преобразует угловое перемещение входной оси в линейное перемещение

25 измерительного стержня 8. Допустим, от микро-3ВМ задана последовательность кодовых сигналов, соответствующая перемещению измерительного стержня вниз. 8 момент касания нижнего контакта 9 с ниж30 ней полкой скобы 1 замкнется входная цепь формирователя импульсов контакта 10.

Злектрический сигнал, пройдя интегратор.

11 и пороговый элемент 12, Будет принят микро-ÇBM 13, которая прекратит выдавать

35 кодовые сигналы первоначального значения и начнет вырабатывать кодовые сигналы соответствующие перемещению измерительного стержня вверх по чертежу.

При этом программно начнется счет шагов

40 углового перемещения вала шагового двигателя, соответственно, шагов линейного перемещения измерительного стержня, В момент касания верхнего по чертежу контакта 9 с верхней полкой скобы 1, сработает

45 схема формирователя импульсов контакта, микро-ÇBM прекратит счет шагов перемещения и выдаст нэ вход кодово-импульсного преобразователя кодовую последовательность на перемещение изме50 рительного стержня в среднее положение между полками скобы.

Подсчитанное количество шагов линейного перемещения измерительного стержня 8 будет соответствовать искомой

55 разности. Указанную операцию проводят несколько раз с целью статической обработки.получаемых результатов, После включения вибростенда 3 также производится измерение вышеуказанной разности в аналогичном порядке, но с уче1809295 том того, что размер свободного пространства между двумя движущимися полками скобы, в котором перемещается измерительный стержень 8, будет меньше первоначального на размах виброперемещения. 5

При этом касание контактов 9 поверхностей полок скобы 1 будет периодическим, с час-. тотой равной частоте вибропроцесса. Продолжительность контактирования при каждом касании будет зависеть от степени 10 приближения измерительного стержня 8 к поверхности полки и частоты вибропроцесса, Формирователь 10 импульсов контакта из контактных электрических сигналов сформирует импульсы соответствующей 15 длительности и стабильности следования.

Интегратор 11 преобразует последовательность импульсов в сигнал постоянногоуровня, который сравнивается в пороговом элементе 12 с заранее определенным зна- 20 чением, При равенстве измеренного уровня интегрированных импульсов и эталонного значения на выходе порогового устройства появится сигнал, воспринимаемый микроЭВМ 13 как команду на останов шагового 25 двигателя 16 или перемещение его вала в противоположном направлении.

Разность отсчетов в двух случаях измерения (при включенном и выключенном виб-. ростенде) определит величину искомого 30 размаха виброперемещения, В устройстве скоба 1 выполнена из дюралюминия Д16Т, к внутренним поверхностям полок которой прикреплены стальные полированные пластинки, обеспечивающие 35 необходимые. поверхностные прочность и стабильность электрических свойств полок.

Изолирующая прокладка 4 изготовлена из стеклотекстолита. В .качестве зубчато-реечного механизма 6 применен индикатор ча- 40 сового типа ИЧ-10 с измерительным диапазоном 0-10 мм и ценой деления шкалы 0,01 мм, В устройстве использован шаговый двигатель 16 типа ШД-300/300-Л, вал которого жестко связан с осью стрелки ча- 45 сового индикатора, Угловой шаг вала -Зо, следовательно один полный оборот вал совершает за 120 шагов, Стрелки часового индикатор за 1 полный оборот проходит 100 делений шкалы, что соответствует 1 мм пе- 50 ремещения измерительного стержня. Исходя из вышесказанного следует, что за 1 шаг углового перемещения вала измерительный стержень перемещается на величину

0,008333...мм. Эту величину можно принять 55 за цену деления предлагаемого устройства, При этом размах измеряемых виброперемещений может быть до 10 мм. При использовании часовых индикаторов другого типа (например типа 1 МИГ) или специально изготовленных зубчато-реечных механизмов шаг дискретизации соответственно будет . меньше.

Контакты 9 на концах измерительного стер>кня 8 часового индикатора выполнены подпружиненными во избежание жесткого их касания с поверхностями полок скобы, Формирователь 10 импульсов контакта выполнен ro известной схеме на микросхемах серии К176 (см. ж. Радио. N 3, 1989 г. с. 30), интегратор 11 выполнен в виде — цепочки, пороговый элемент собран на микросхеме

К554САЗА. В качестве микроЭВМ 13 использован комплекс ДВК-3 с внешним интерфейсом И-2, Кодово-импульсный преобразователь 14 играет роль согласующего звена между микро-ЭВМ 13 и токовыми ключами блока 15 питания и выполнен на микросхемах серии К176. Токовые ключи собраны на транзисторах КТ6036 и КТ-8016 по известной схеме (см, ж, Радио N. 4, 1977. с. 32э. Источник питания — источник постоянного тока напряжением 24в.

Предлагаемое изобретение в сравнении с известным прототипом обладает следующими преимуществами: во-первых, применение микроЭВМ полностью автоматизирует процесс измерения виброперемещений, что увеличивает производительность измерений и повышает достоверность получаемых результатов, вовторых, применение зубчато-реечного механизма типа часового индикатора с многооборотной входной осью и большим ходом измерительного стержня позволяет с одинаково высокой точностью измерять как малые, так и большие виброперемещения.

Если в прототипе при цене деления шкалы 0,01 мм можно измерять амплитуды виброперемещения до 0,5 мм, то в предлагаемом устройстве при шаге перемещения измерительного стержня равном

0,008333...мм можно измерять амплитуды до 5 мм.

Формула изобретения

Устройство для измерения виброперемещений, содержащее вибростенд с установленными на нем преобразователем и датчиком, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и воспроизведения закона виброперемещения, оно снабжено последовательно соединенными формирователем импульсов контакта, интегратором, пороговым элементом, микроЭВМ, кодово-импульсным преобразователем, блоком питания шагового двигателя и шаговым двигателем, преобразователь выполнен в виде токопроводящей скобы, размещенной одной полкой параллельно подвижной части вибростенда и отi809295 исхппног положение стержия— сргонее иеждц пплквт скобы

8mAva ка шину йод ткРп3вИ кодовой кпибинации, сспабещстВуюшей переиещенао измерительного сгпержня Ю сгпорону нижнеи полки скобы

Анплию ткро ИФ траа 6ооба 6т гриксации ттнпта спприкосно8етя сп

4K0d0u, харпктригуюшегпсп поябпениен игнала на дытфе лпрпгодпгп успрпйсяда.

Переход к началу тнерекай

3адтше кпличесщоа прохпждениб спиржнею прпппрансада мзду пплкачи скан аиапп игиерений. Блоки 6-11 лрпцздобяа затр количесв8а шагИ удигамелР при д8ижении стержня дйерн, &ока Р/-N npu движении стержня 8ниг

ПЮцея кплигсщРа шаго6 деленной от нее изолирующей прокладкой, датчик выполнен в виде размещенных в корпусе измерительного стержня и зубчато-реечного механизма, .рейка которого соединена с измерительным стержнем, кор- 5 пус размещен между полками токопроводящей скобы с возможностью осевого перемещения в направлении, перпендикулярном к полкам токопроводящей скобы, и электрического контакта с ними посредством подпружиненных электрических контактов, размещенных на концах измерительного стержня, вал шагового двигателя жестко соединен с входной осью зубчато-реечного механизма, выходы формирователя импульсов контакта соединены соответственно с токопроводящей скобой и корпусом датчика.

1809295

1809295

8blvUcAPHUP разности двух бепичин:

6нувр. Рамеуа жми млкаии скоба мри ь ка стенде т сбо5оуного ирос ранст а оРи6киач, стенде и длины стержня х 1У = (se) -() f

Коне

Составитель К,Тавлинов

Техред М,Моргентал Корре ор Н.Король

Редактор Т.Пигина

Заказ 1279 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина. 101

Г

Лересиюч

Значения д

au 1клач. стенбе а регистр. х йюислению ,й7лиуа оиороюеремщ