Анализатор спектра фаз колебаний металлорежущих станков

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (») 560188

Союз Саветскик

Социалистическик

Республик (61) Дополнительное к авт. свпд-в (22) Заявлено 26.03.75 (21) 2125233/21 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.05.77. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 07.07.77 (51) М. Кл, - С 01R 23/20

Государственный комитет

Совета Министоов СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.317.373 (088.8) (72) Автор изобретения

Б. И. Минцерис (71) Заявитель Вильнюсский филиал Экспериментального научно-исследовательского института металлорежущих станков (54) АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА ФАЗ КОЛЕБАНИЯ

МЕТАЛЛОPЕЖУЩИХ СТАНКОВ

Изобретение относигся к измерительной технике и может использоваться в приборах для определения динамических характеристик металлорежущих станков.

Известно устройство для исследования спектра колебаний металлорежущих станков, которое содержит генератор, обеспечивающий получение вспомогательных гармонических колебаний кратных частот, сдвинутых на 90, и множительные устройства (11.

Но это устройство имеет большие погрешности при исследовании нелинейных систем из-за искажения формы сигнала генератора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является анализатор спектра фаз колебаний металлоре>кущих станков, содержащий генератор фиксированной частоты, генератор переменной частоты, выходы которых соединены с входами смесителя, к выходу которого подключен фильтр нижних частот, а также последовательно соединенные усилитель мощности, вибратор, измерительный преобразователь возбуждающего усилия, а также измерительный преобразователь вибрационного перемещения, два узкополосных фильтра и выходной прибор (2).

Однако этот анализатор не позволяет измерять фазовые соотношения между гармониками сигнала вибрационного перемещения и основной гармоникой возбуждения.

Цель изобретения — — одновременный амплитудно-частотный н фазочастотный анализ колебаний на частотах, кратных частоте возбуждения.

Это достигается тем, что предлагаемый анализатор спектра фаз колебаний металлорежущих станков дополнительно содержит два балансных смесителя, фазометр и три делителя кратных частот, выход первого нз ко10 торых подключен к усилителю мощности, а вход соединен с выходом фильтра нижних частот, выход второго подключен к входу одного балансного смесителя, а вход — к выходу генератора переменной частоты, который под15 соединен к выходу другого балансного смесителя, вторые входы балансных смесителей подключены соответственно к измерительным преобразователям возбуждающего усилия и вибрационного перемещения, а выходы — к 0 узкополосным фильтрам, выход одного из которы.; подключен к входу фазометра, а выход другого фильтра подключен к выходному прибору н через третий делитель кратных частот к второму входу фазометра.

25 На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого анализатора спектра фаз колебаний металлорежущих станков.

Анализатор содержит генератор фиксиро.

30 ванной частоты 1, генератор переменной час560188 тоты 2, смеситель 3, фильтр нижних частот 4, делитель кратных частот 5, усилитель мощности 6, вибратор 7, измерительный преобразователь возбуждающего усилия 8, упругую систему станка 9, измерительный преобразователь вибрационного перемещения 10, делитель кратных частот 11, балансные смесители 12 и 13, узкополосные фильтры 14 и 15, выходной прибор 16, делитель кратных частот 17, фазометр 18.

Анализатор работает следующим образом.

Сигнал с генератора 1 фиксированной частоты fo смешивается с сигналом генератора

2 частоты о на смесителе 3. Фильтром 4 выделяется составляющая частоты fo — о и делится по частоте в делителе кратных частот 5 на число п, равное номеру кратности гармоники, подлежащей исследованию. Напряжение на выходе делителя 5, имеющее частоту

fp

1 и усиливается по мощности усилителем 6 и подается на вход вибратора 7 возбуждающего усилия, регистрируемого измерительным преобразователем 8 на входе упругой системы станка 9. Сигнал вибрационного перемещения на выходе станка 9 регистрируется измерительным преобразователем 10. Вследствие нелинейности упругой системы станка напряжение на выходе преобразователя 10 является сложным сигналом и содержит гармонические f » составляющие частот — ") К, и где К вЂ” номер гармоники, целые числа. Сигнал с выхода измерительного преобразоватеfp ля 8 с частотой поступает на вход смеи сителя 12. На другой вход смесителя 12 поступает напряжение с выхода делителя кратных частот 11 частоты — . При этом на выхои де смесителя 12 образуются разностная и суммарные частоты смешения. Суммарная чаА — » fp стота, равная — + и и и выделяется фильтром 14.

Сигнал с выхода измерительного преобразователя 10 поступает на вход балансного смесителя 13, на другой вход которого подается напряжение генератора 2. На выходе смесителя 13 стоит фильтр 15, выделяющий суммарную частоту смешения, равную величине fo. Затем с выхода фильтра 15 сигнал частоты fo подается на делитель 17, с выхода

fo делителя 17 сигнал с частотой — поступает и

15

55 на вход фазомстра 18. 1а в;o,1û фазомстра

18 поступает с выходов фильтров 14 и 15 сигналы одинаковой частоты, но сдвинутые по фазе. Фазовый сдвиг обусловлен появлением фазовых добавок в гармониках возбужденного сигнала в нелинейной упругой системе станка, Амплитуда п кратной гармоники, возбужденной в нелинейной упругой системе станка, измеряется прибором 16.

Таким образом, анализатор измеряет амплитуду и фазу кратных гармоник, т. е. позволяет проводить анализ спектра амплитуд и фаз колебаний станков.

Формула изобретения

Анализатор спектра фаз колебаний металлорежущих станков, содержащий генератор фиксированной частоты, генератор переменной частоты, выходы которых соединены с входами смесителя, к выходу которого подключен фильтр нижних частот, а также последовательно соединенные усилитель мощности, вибратор, измерительный преобразователь возбуждающего усилия, а также измерительный преобразователь вибрационного перемещения, два узкополосных фильтра и выходной прибор, отличающийся тем, что, с целью одновременного амплитудно-частотного и фазочастотного анализа колебаний на частотах, кратных частоте возбуждения, он дополнительно содержит два балансных смесителя, фазометр н три делителя кратных частот, выход первого из которых подключен к усилителю мощности, а вход соединен с выходом фильтра нижних частот, выход второго подключен к входу одного балансного смесителя, а вход — к выходу генератора переменной частоты, который подсоединен к выходу другого балансного смесителя, вторые входы ба. лансных смесителей подключены соответственно к измерительным преобразователям возбуждающего усилия и вибрационного перемещения, а выходы — к узкополосным фильтрам, выход одного из которых подключен к входу фазометра, а выход другого фильтра подключен к выходному прибору и через третий делитель кратных частот к второму входу фазометра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Вавилов А. А., Солодовников А. И. Экспериментальное определение частотных характеристик автоматических систем. М.-Л., 1963.

2. Патент Англии ¹ 1256079, кл. G 01N, 1969.

Редактор Е. Караулова

Составитель К. Шитиков

Текред Л. Денискина

Корректор Е. Хмелева

?>аказ 1462/12 Изд. М 470 Тираж 1106

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рау>нская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2