Устройство для контроля соосности вращающегося вала

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля вращающихся валов на наличие у них несоосности и биений. Сущность: устройство содержит ротор, установленный на вращающемся валу, и статор. Статор содержит основание и источник когерентного света, оптически согласованный через оптические волокна с фотоприемником. Ротор выполнен в виде диэлектрических стержней, равномерно расположенных вдоль образующих цилиндрической поверхности, соосной валу. На стержнях закреплены постоянные магниты. В основание статора вставлены предметные и опорные волоконные катушки волоконно-оптического интерферометра (ВОИ). В сердцевины волоконных катушек ВОИ с натягом вплотную вставлены концы диэлектрических балок. На свободных концах балок закреплены электромагниты с возможностью периодического взаимодействия с постоянными магнитами ротора. Появление несоосности и биений у вращающегося контролируемого вала приводит к появлению на выходе ВОИ соответствующего сигнала. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля вращающихся валов на наличие у них несоосности и биений.

Известно устройство того же назначения, принятое за прототип, содержащее ротор, установленный на вращающемся валу, и статор, включающий в себя основание и источник когерентного света, оптически согласованный через оптические волокна с фотоприемником, подключенным выходом к усилителю фототока, и регистратор /Экон. патент ГДР № 264752, кл. G01B 11/26, 1989/.

Недостатком прототипа является амплитудный характер выходного сигнала, несущего информацию о наличии несоосности и биений вала и, как следствие этого влияние амплитудных факторов на результаты контроля.

Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является получение фазового выходного сигнала, несущего информацию о наличии несоосности и биений контролируемого вала.

Данный технический результат достигают за счет того, что известное устройство для контроля соосности вращающегося вала, содержащее ротор, установленный на вращающемся валу, и статор, включающий в себя основание и источник когерентного света, оптически согласованный через оптические волокна с фотоприемником, подключенным выходом к усилителю фототока, и регистратор, дополнительно содержит амплитудный селектор и интегратор, а ротор выполнен в виде диэлектрических стержней, равномерно расположенных вдоль образующих цилиндрической поверхности, соосной валу, на которых закреплены постоянные магниты, при этом оптические волокна свернуты в предметные и опорные волоконные катушки, оптически согласованные с источником когерентного света и фотоприемником в интерферометр, а статор дополнительно содержит диэлектрические балки, консольно закрепленные в основании и равномерно расположенные по окружности вдоль образующих цилиндрической поверхности, соосной валу и ротору, причем на свободных концах балок установлены магниты с возможностью периодического взаимодействия с постоянными магнитами ротора, а консольно закрепленные концы балок установлены в сердцевины волоконных катушек, расположенных в основании, при этом выход усилителя фототока через последовательно соединенные амплитудный селектор и интегратор подключен к регистратору.

Устройство дополнительно содержит фазосдвигающее устройство, установленное в одной из волоконных катушек.

Причем предметные и опорные волоконные катушки в основании установлены поочередно.

Магниты, установленные на свободных концах диэлектрических балок, выполнены в виде электромагнитов.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 представлена конструктивная схема устройства; на фиг.2 - его оптикоэлектронная схема; на фиг.3 представлены временные диаграммы для пояснения принципа работы устройства.

Устройство для контроля соосности вращающегося вала 1 содержит ротор 2, выполненный в виде диэлектрических стержней 3, на свободных концах которых установлены постоянные магниты 4 (фиг.1).

Ротор 2 закреплен соосно на вращающемся валу 1. Стержни 3 установлены вдоль цилиндрической поверхности, соосной валу 1, равномерно по окружности, образующей эту цилиндрическую поверхность.

Имеется также статор, содержащий основание 5, внутри которого равномерно по окружности, лежащей на оси вращения вала 1 и ротора 2, выполнены отверстия. В отверстиях основания 5 статора вплотную к их боковым стенкам установлены предметные (6) и опорные (7) волоконные катушки волоконно-оптического интерферометра (ВОИ). Волоконные катушки 6, 7 ВОИ оптически согласованы с источником 8 когерентного света и фотоприемником 9 (фиг.2).

В сердцевину волоконных катушек 6, 7 ВОИ с натягом (жестко) вставлены диэлектрические балки 10, располагаемые вдоль образующих цилиндрической поверхности, соосной валу 1 и ротору 2.

Диэлектрические балки 10 на своих свободных концах имеют магниты 11, выполненные преимущественно в виде электромагнитов.

Расстояние между постоянными магнитами 4 ротора 2 и электромагнитами 11 статора выбирается таким, чтобы обеспечить периодическое импульсное взаимодействие постоянного магнита 4 ротора 2 и электромагнита 11 статора при вращении вала 1.

Электромагнитное взаимодействие магнитов 4, 11 можно регулировать путем изменения электрического тока, пропускаемого через катушку электромагнита 11.

Оптическая схема ВОИ может включать в себя фазосдвигающее устройство 12, установленное в одной из его волоконных катушек 6, 7.

Электронная схема устройства включает в себя усилитель 13, амплитудный селектор 14 импульсов, интегратор 15 и регистратор 16 (интегратор 15 может входить в состав регистратора 16).

Волоконные катушки 6, 7 ВОИ, установленные равномерно по окружности цилиндрической поверхности друг за другом поочередно, выполняют в устройстве одинаковые функции. Поэтому их деление на предметные и опорные является в данном случае условным.

Устройство работает следующим образом.

Устанавливают в ВОИ с помощью фазосдвигающего устройства 12 начальную разность фаз интерферирующих лучей равной 90°.

В случае отсутствия несоосности и биений у вращающегося вала 1 выходной сигнал ВОИ будет нулевым, поскольку сигналы, периодически поступающие на предметные и опорные волоконные катушки 6, 7, будут одинаковыми.

Входные сигналы, поступающие на ВОИ, образуются за счет того, что при периодическом сближении вращающихся постоянных магнитов 4 ротора 2 и электромагнитов 11 статора, эти магниты будут притягиваться (или отталкиваться) друг к другу. При этом консольно закрепленный конец диэлектрической балки 10 статора будет механически воздействовать на соответствующую волоконную катушку ВОИ.

Причем при появлении несоосности у вала 1 и биений, симметрия в геометрии ротора и статора устройства нарушается. Некоторые постоянные магниты 4 ротора 2 будут периодически при вращении вала 1 подходить ближе к электромагнитам 11 статора, по сравнению с другими. На выходе ВОИ появится сигнал в виде последовательности импульсов фототока различной амплитуды (фиг.3, сверху).

Амплитудный селектор 14 пропускает импульсы фототока, превышающие заданный порог i_n. Величина порога зависит от предельно возможного уровня несоосности и биений контролируемого вала 1.

На выходе амплитудного селектора 14 будут присутствовать только импульсы, представленные на фиг.3, внизу. После интегрирования этих импульсов интегратором 15 выходной сигнал ВОИ поступает на регистратор 16, отградуированный в единицах контролируемых величин.

1. Устройство для контроля соосности вращающегося вала, содержащее ротор, установленный на вращающемся валу, и статор, включающий в себя основание и источник когерентного света, оптически согласованный через оптические волокна с фотоприемником, подключенным выходом к усилителю фототока, и регистратор, отличающееся тем, что дополнительно содержит амплитудный селектор и интегратор, а ротор выполнен в виде диэлектрических стержней, равномерно расположенных вдоль образующих цилиндрической поверхности, соосной валу, на которых закреплены постоянные магниты, при этом оптические волокна свернуты в предметные и опорные волоконные катушки, оптически согласованные с источником когерентного света и фотоприемником в интерферометр, а статор дополнительно содержит диэлектрические балки, консольно закрепленные в основании и равномерно расположенные вдоль образующих цилиндрической поверхности, соосной валу и ротору, причем на свободных концах балок установлены магниты с возможностью периодического взаимодействия с постоянными магнитами ротора, а консольно закрепленные концы балок установлены в сердцевины волоконных катушек, расположенных в основании, при этом выход усилителя фототока через последовательно соединенные амплитудный селектор и интегратор подключен к регистратору.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит фазосдвигающее устройство, установленное в одной из волоконных катушек.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что предметные и опорные волоконные катушки в основании установлены поочередно.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что магниты, установленные на свободных концах диэлектрических балок, выполнены в виде электромагнитов.