Устройство для определения амплитуды и фазы дисбаланса

 

Изобретение относится к устройствам определения величины и углового положения дисбаланса роторных механизмов и может быть использовано при разработке балансировочного оборудования резонансного типа. Устройство обеспечивает расширение области применения, поскольку требует использования только датчика начального положения ротора и контроля как за максимумом, так и за минимумом вибрационного сигнала, что позволяет проводить измерения с роторными механизмами, имеющими малый выбег. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам определения величины и положения дисбаланса роторных механизмов и может быть использовано при разработке балансировочных станков резонансного типа.

Известно устройство для определения амплитуды и фазы дисбаланса, содержащее последовательно соединенные датчик начала отсчета и первый формирователь импульсов, последовательно соединенный датчик вибрации и усилитель, последовательно соединенные регистр и цифровой индикатор, второй элемент памяти, элемент совпадения и формирователь импульса сброса [1] Недостатком этого устройства является относительная сложность и низкая достоверность функционирования.

Наиболее близким к изобретению является устройство для определения амплитуды и фазы дисбаланса, содержащее датчик вибрации, датчик отметок углового положения, датчик начального положения, первый и второй аналоговые компараторы, первый и второй формирователи, элемент совпадения, формирователь импульса сброса, первый и второй элементы цифровой индикации, элемент индикации знака, аналоговый инвертор, цифроаналоговый преобразователь, двоичный счетчик и два десятичных счетчика, информационные входы первого элемента цифровой индикации соединены с выходами регистра памяти, информационные входы которого соединены с выходами первого десятичного счетчика, тактовый вход регистра памяти соединен с выходом аналогового компаратора, который выполнен в виде двух компараторов, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом аналогового компаратора, выход датчика вибрации соединен через первый формирователь с первым входом аналогового компаратора, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом аналогового инвертора и выходом цифроаналогового преобразователя, который выполнен в виде умножающего цифроаналогового преобразователя, аналоговый вход которого соединен c выходом источника опорного напряжения, а цифровые входы цифроаналогового преобразователя соединены с выходами двоичного счетчика, счетный вход которого соединен c выходом элемента совпадения, который соединен со счетным входом второго десятичного счетчика, первый вход элемента совпадения соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход датчика начального положения соединен с входом второго формирователя, а входы сброса двоичного счетчика и десятичного счетчика объединены, дополнительный выход аналогового компаратора соединен D входом D-триггера, выход которого соединен c входом элемента индикации знака [2] Недостатком этого устройства является ограниченность функциональных возможностей.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей.

Для этого в устройство для определения амплитуды и фазы дисбаланса, содержащее датчик вибрации, датчик меток углового положения, датчик начального положения, первый и второй аналоговые компоненты, первый и второй формирователи, элемент совпадения, формирователь импульса сброса, первый и второй элементы цифровой индикации, D-триггер, элемент индикации знака, аналоговый инвертор, цифроаналоговый преобразователь, двоичный счетчик и два десятичных счетчика, информационные входы первого элемента цифровой индикации соединены с выходами регистра памяти, информационные входы которого соединены с выходами первого десятичного счетчика, тактовый вход регистра памяти соединен с выходом аналогового компаратора, который выполнен в виде двух компараторов, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом аналогового компаратора, выход датчика вибрации соединен через первый формирователь с первым входом аналогового компаратора, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом аналогового инвертора и выходом цифроаналогового преобразователя, который выполнен в виде умножающего цифроаналогового преобразователя, аналоговый вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, цифровые входы цифроаналогового преобразователя соединены с выходами двоичного счетчика, счетный вход которого соединен с выходом элемента совпадения, который соединен со счетным входом второго десятичного счетчика, первый вход элемента совпадения соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход датчика начального положения соединен с входом второго формирователя, а входы сброса двоичного счетчика и десятичного счетчика объединены, дополнительный выход аналогового компаратора соединен D входом D-триггера, выход которого соединен с входом элемента индикации знака, введены дополнительный двоичный счетчик, дополнительный десятичный счетчик, дополнительный регистр и дополнительный индикатор, вход которого соединен с выходом дополнительного регистра, информационные входы которого соединены с выходами дополнительного десятичного счетчика, тактовый вход которого соединен с выходом третьего формирователя, выход генератора тактовых импульсов соединен с входом дополнительного двоичного счетчика, выход которого соединен с прямым динамическим тактовым входом дополнительного регистра и с инверсным динамическим входом сброса десятичного счетчика, выход переноса которого соединен через коммутирующий элемент с входом внешнего запуска формирователя импульса сброса, тактовый вход D-триггера соединен с выходом второго аналогового компаратора, четвертый вход которого соединен с выходом первого формирователя, вход аналогового инвертора соединен с выходом цифроаналогового преобразователя.

На чертеже показана структурная схема устройства для определения амплитуды и фазы дисбаланса.

Устройство может использоваться в составе специального балансировочного станка или непосредственно на балансируемом агрегате. Датчики 1-3 вибрации начального и углового положения соответственно устанавливают на опоре ротора и в плоскостях расположения на роторе меток положения. Датчик 2 начального положения и метки начального положения могут быть выполнены оптическими, механическими или магнитными.

Устройство для определения амплитуды и фазы дисбаланса содержит датчик 1 вибрации, датчик 2 начального положения, датчик 3 меток углового положения, первый 4 и второй 5 аналоговые компараторы, усилитель 6, формирователь 7, элемент 8 совпадения, формирователь 9 импульса сброса, первый 10 и второй 11 элементы цифровой индикации, D-триггер 12, элемент 13 индикации знака, аналоговый инвертор 14, цифроаналоговый преобразователь 15, двоичный счетчик 16 и два десятичных счетчика 17 и 18, информационные входы первого элемента 10 цифровой индикации соединены с выходами регистра 19 памяти, информационные входы которого соединены с выходами первого десятичного счетчика 17, тактовый вход регистра 19 памяти соединен с выходом аналогового компаратора, который выполнен в виде двух компараторов 4 и 5, выходы которых соединены с входами элемента 20 ИЛИ, выход которого является выходом аналогового компаратора, выход датчика 1 вибрации соединен через усилитель 6 с первым входом аналогового компаратора, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом аналогового инвертора 14 и выходом цифроаналогового преобразователя 15, а цифровые входы цифроаналогового преобразователя 15 соединены с выходами двоичного счетчика 16, счетный вход которого соединен с выходом элемента 8 совпадения, который соединен со счетным входом второго десятичного счетчика 18, первый вход элемента совпадения 8 соединен с выходом генератора 21 тактовых импульсов, выход датчика 2 начального положения соединен с входом второго формирователя 7, а входы сброса двоичного счетчика 16 и десятичного счетчика 18 объединены, дополнительный выход аналогового компаратора соединен с D входом D-триггера 12, выход которого соединен с входом элемента 13 индикации знака. Устройство также содержит дополнительный двоичный счетчик 22, дополнительный десятичный счетчик 23, дополнительный регистр 24 и дополнительный индикатор 25, вход которого соединен с выходом дополнительного регистра 24, информационные входы которого соединены с выходами дополнительного десятичного счетчика 23, тактовый вход которого соединен с тактовым входом десятичного счетчика 17, выход генератора 21 тактовых импульсов соединен с входом дополнительного двоичного счетчика 22, выход которого соединен с прямым динамическим тактовым входом дополнительного регистра 24 и с инверсным динамическим входом сброса десятичного счетчика 23, выход переноса которого соединен через коммутирующий элемент 26 с входом внешнего запуска формирователя импульса сброса, тактовый вход D-триггера соединен с выходом аналогового компаратора, четвертый вход которого соединен с выходом первого формирователя 6, вход аналогового инвертора 14 соединен с выходом цифроаналогового преобразователя 15.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы формирователь 9 обеспечивает формирование одиночного импульса на своем выходе, который сбрасывает счетчики 16 и 18 в нулевое состояние. По сигналам с датчика 3 запускается формирователь 27, выходные импульсы которого подсчитываются счетчиком 23. Период, в течение которого определяется оценка числа оборотов, задается сигналом с выхода счетчика 22, который считает тактовые импульсы от генератора 21. Таким образом, код в счетчике 23, пропорциональный оборотной частоте, записывается в регистр 24 и выводится на индикатор 25. При разгоне ротора до частоты, при которой на выходе переноса счетчика 23 формируется сигнал, свидетельствующий о достижении зарезонансного режима, обеспечивается сброс счетчиков 16 и 18, если включен коммутирующий элемент 26.

Таким образом, устройство при разгоне до достаточной скорости переходит в режим сброса и можно переходить к процессу измерения в режиме выбега, при котором исключено влияние двигателя на ротор.

В режиме измерения устройство работает следующим образом.

Датчик 1 вибрации устанавливается на опоре роторного механизма и при наличии дисбаланса фиксирует вибрацию опоры, связанную с дисбалансом. Вибрационный сигнал поступает на входы компараторов 4 и 5. Если этот сигнал превышает сигнал с выхода цифроаналогового преобразователя 15, поданный на вход компаратора 5, с последнего поступает разрешающий сигнал на элемент 8 совпадения и импульсы от генератора 21 проходят на счетчики 16 и 18, которые формируют оценку максимума дисбаланса. Код в двоичном счетчике 16 увеличивается и обеспечивает увеличение выходного сигнала цифроаналогового преобразователя 15.

Датчик оборотной частоты формирует при прохождении метки сигнал, из которого формирователем 7 формируется импульс малой длительности, устанавливающий счетчик 17 в нулевое состояние. Этот счетчик подсчитывает импульсы от датчика 3 меток. Таким образом, код в счетчике 17, записываемый в регистр 19 в момент перехода через максимум вибрационного сигнала, характеризует фазу вибрационного сигнала. Код фазы поступает на индикатор 10. Поскольку компараторы 4 и 5 обеспечивают выделение максимума модуля вибрационного сигнала, знак фазы фиксируется в триггере 12 и выводится на индикатор 13.

В целом устройство обеспечивает работу при разгоне ротора в режиме контроля числа оборотов, а затем после достижения заданного числа оборотов (зарезонансный режим) переключение в режим выбега с автоматическим переключением в режим измерения фазы. В режиме выбега производится прохождение через резонанс с фиксацией в момент резонанса величин амплитуды и фазы дисбаланса.

Предлагаемое устройство обеспечивает построение системы контроля резонансного типа, поскольку при разгоне или на выбеге роторного механизма на индикаторах будут зафиксированы оценки амплитуды и фазы дисбаланса в момент резонанса. Это обеспечивает высокую чувствительность и точность измерения.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АМПЛИТУДЫ И ФАЗЫ ДИСБАЛАНСА, содержащее последовательно соединенные датчик вибрации, усилитель и первый аналоговый компаратор, элемент индикации знака, последовательно соединенные датчик меток углового положения, первый формирователь импульсов, первый десятичный счетчик, регистр памяти и элемент индикации фазы, последовательно соединенные датчик начального положения и второй формирователь, выход которого связан с входом сброса первого десятичного счетчика, последовательно соединенные тактовый генератор, элемент совпадения, первый двоичный счетчик и цифроаналоговый преобразователь, последовательно соединенные формирователь импульсов сброса, второй десятичный счетчик и элемент индикации амплитуды, аналоговый инвертор и второй аналоговый компаратор, выход элемента совпадения подключен к второму входу второго десятичного счетчика, а выход формирователя импульсов сброса к второму входу первого доичного счетчика, отличающееся тем, что оно снабжено последовательно соединенными вторым двоичным счетчиком, вход которого подключен к выходу тактового генератора, третьим десятичным счетчиком, регистром и элементом индикации скорости, элементом ИЛИ, входами подключенными к выходам аналоговых компараторов, ключом и D-триггером, выход которого связан с элементом индикации знака, выход переноса третьего десятичного счетчика связан через ключ с формирователем импульсов сброса, выход второго десятичного счетчика соединен с дополнительным входом регистра, выход третьего десятичного счетчика подключен к счетному входу первого десятичного счетчика, выход элемента ИЛИ подключен к C-входу D-триггера, управляющему входу регистра памяти и к второму входу элемента совпадения, выход цифроаналогового преобразователя связан с инверсивным входом первого аналогового компаратора и через инвертор с прямым входом второго аналогового компаратора, связанного выходом с D-входом D-триггера, а выход усилителя подключен к инверсному входу второго аналогового компаратора.

РИСУНКИ

Рисунок 1