Устройство для измерения виброскорости вращающихся деталей

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 2306.75(21) 2147387/18-28 с присоединением заявки ¹

CoIo3 Советскик

Социалистических

Республик

«i>662822 (53)М. Кл,2

01 Н 11/00 г

Государственный комнтет

СССР

llo делам нзобретеннй н открытнй (23) Приоритет (53) УДК 621.317. .39:531.767 (088.8) Опубликовано 1505.79. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 1505.79

С. М;Дорошко, В.В. Москвин, С. А .Смородин и М.Л.Тойбер (72) АвтОрЫ изобретения (7)) 3аяВИтЕЛЬ Рижский КраснозНаменный институт инженеров гражданской авиации имени Ленинского Комсомола

{ 54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВИБРОСКОРОСТИ

ВРАЩАЮЩИХСЯ ДЕТАЛЕЙ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля вибрационного состояния вращающихся деталей, например рабочих лопаток турбокомпрессоров транспортных или стационарных энергетических установок.

Параметром, наиболее полно характеризующим вибрационное состояние рабочих лопаток, является виброскорость, О так как она пропорциональна величине вибрационных напряжений (1) .

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устрой-. ство для измерения виброскорости вра-!5 щающихся деталей (2), содержащее укрепленный на валу отметчик, первый датчик, расположенный около отметчи ка, второй датчик; расположенный у корневой части лопаток, третий дат- 20 чик, расположенный около концов лопаток, селектор с переключателем выбора номера лопатки, входы которого подключены к первым двум датчикам, генератор меток, кнопку сброса, цифровой 2 индикатор и измерительный канал, состоящий из трех ключей, счетчика, схемы равнозначности и сумматора максимума, управляющий вход первого ключа подсоединен к выходу селектора, управляющий вход второго ключа подсое-, динен через первый ключ к третьему датчику, вход счетчика подсоединен .через второй ключ к выходу генератора меток, а счетный вход сумматора максимума подключен через третий ключ к выходу второго ключа, входы схемы равнозначности подключены к выходу счетчика и к выходу сумматора максимума, управляющий вход третьего ключа подсоединен к выходу схемы равнозначности, счетный вход цифрового индикатора подключен к выходу сумматора максимума, а кнопка сброса подключена к входам сброса счетчика, сумматора и цифрового индикатора.

Недостатком известного устройства является недостаточная точность измерения контролируемого параметра, поскольку при определении максимальной виброскорости используются, фактически, результаты измерения средней скорости движения лопатки, которая определяется на базе между двумя периферийными датчиками ° Очевидно, что повыаение точности путем уменьшения базы возможно лишь в ограниченных,пределах, поскольку это уменьшение эффективно только до определенной величины.

662822

Целью изобретения является повышение точности измерения виброскс рости вращающихся деталей.

Цель достигается тем, что в устройство для измерения виброскорости .введены тактовый формирователь, четвертый и пятый ключи, сумматор минимума и схема неравнозначности. Вход тактового формирователя подключен к выходу первого ключа, а вхопы схемы неравнозначности;подсоединены к выходу сумматора минимума и к выходу )0 счетчика. Управляющий вход четвертого ключа подсоединен к выходу схемы неравнозначности, а управляющий вход пятого. ключа подсоединен через четвертый ключ к выходу тактового форми- 15 рователя. Входы сумматора минимума подсоединены к кнопке сброса и через пятый ключ — к выходу счетчика, а выход сумматора минимума - к второму счетному входу цифрового индикатора. g0

Такое выполнение устройства позволяет ойределять виброскорость рабочих лопаток по длительности импульсов датчика, установленного в периферийной части лопаток. 25

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устрой- ства.

Схема содержит расположенные около исследуемого рабочего колеса 1 три импульсных датчика: датчик 2 (у периферийной части лопаток 3), датчик

4 (у корневой части лопаток) и датчнк 5(возле метки 6 на валу). В схему входят также селектор 7 с переключа- телем, обеспечивающим выбор рабочей лопатки и управление процессом измеренйй, первый ключ 8, пропускающий сигналы датчика 2, и генератор меток

9, подключенный через второй ключ 10 к счетчику 11. В этом счетчике накап- 40 диваются импульсы, количество которых пройорционально длительности импульсов датчика 2. Имеются также сумматор максимума 12, фиксирующий максимальное значение длительности импуль- 45 сов датчика 2, и схема равнозйачнос ти 13, в которой осуществляется сравнение состояний разрядов счетчика 11 и сумматора 12 и на выходе которой формируется разрешающий сигнал при

-идентичности этих состояний. Третий ключ 14 служит для пропускания имйульсов генератора меток 9 в сумматрр 12 при наличии сигнала на его фзрешающем входе. Введенный в схему тактовый формирователь 15, который подключен к выходу первого ключа 8, формирует сигнал по заднему фронту импульса периферийного датчика 2.

Сумматор 16 обеспечивает фиксацию минимального значения длительности импульса датчика 2, а схема неравнозначности 17 служит для осуществления поразрядного сравнения состояний счетчика 11 и сумматора минимума 16.

При превышении количества импульсов 65

) в сумматоре над накопленным количеством импульсов в счетчик на выходе этой схемы формируется сигнал, подаваемый на разрешающий вход четвертого ключа 18. Пятый ключ 19 управляет переносом результата измерения из счетчика 11 в сумматор минимума

16 . Кнопка сброса 20 служит для установки счетчика и cjjMMGTopgB в исходное состояние, а также для сброса в нулевое состояние цифрового индикатора 21, имеющего два входа, подключенных к выходам сумматоров максимума и минимума.

Принцип действия предлагаемого устройСтва основан на реализации уравнения. движения вращающейся рабочей лопатки:.

Ч .р д " (" л 4 где (p - угол поворота ротора; р, 4)л — угловая скорость вращения ротора и колебаний. лопатки соответственно;

А — амплитуда колебаний лопатки;

R - радиус рабочего колеса;

4 — начальная фаза.

Соответственно максимаЛьная и минимальная окружная скорость лопатки равны:

11 ы Я Аи (2)

Учитывая, что - Ь вЂ” зона чувствительности датчика, максимальная и минимальная длительности импульсов на выходе датчика равны соответственно:.

Ь

ы R- Аса„

Р (з) п -,„,, A

Таким образом, для измерения виброскорости достаточно измерить длительность импульсов датчика 2.

Работа устройства происходит следующим образом.

В исходном состоянии кнопкой сброса 20 устанавливаются все разряды сумматора 12 и счетчика 11 в положение 0, а сумматора 16 — в положение 1 . С помощью переключателя селектора 7 устанавливают номер контролируемой лопатки. При работе устройства выходные сигналы датчиков

2,4 и 5 поступают на входы ключа 8 и селектора 7- соответственно, При первом измерении (после установки номера, например, к -ой контролируемой лопатки) селектор 7 при поступлении к -ro импульса формирует сигнал разрешения, поступаю щий на ключ 8, который пропускает импульс датчика 2. На время действия

662822 этого импульса открывается ключ 10, пропускающий импульсы генератора меток 9 в счетчик 11. Количество этих импульсов пропорционально длительности импульса датчика 2.

Поскольку при первом измерении на выходах схем равнозначности 13 и неравноэначности 1,7 имеется разрешение, то через открытый ключ 14 результат первого измерения записывается в сумматор максимума 12, а по команде тактового формирователя 15 через ключи 18 и 19 обеспечивается перенос числа из счетчика 11 в .сумматор мн" нимума 16 ° Результаты следующих измерений записываются в сумматор 12 или в сумматор 16 в зависимости.от длительности импульса 2. После каждого измерения сигналом датчика метки

5 обеспечивается установка счетчика

11 в положение 0, в результате чего на выходе схемы 13 формируется сигнал Запрет, а на выходе схемы 17 — сигнал,Разрешение .

Если при следующем измерении число импульсов в счетчике 11 превысит число, записанное в сумматоре 12, то схема равнозначности 13 своим выходным сигналом откроет ключ 14, разрешая дополнение результата в сумма- тор 12. Если же после окончания данного измерения число в счетчике 11 меньше зарегистрированного сумматором 16, то на выходе схемы неравнозначности 17 сохранится сигнал Разрешение, вследствие чего при посредстве тактового формирователя 15 и ключей 18 и 19 обеспечивается перенос числа из счетчика 11 в сумма-тор 16.

По достижении равенства числа импульсов в счетчике 11 с числом, записанным в сумматоре 16, на выходе схемы неравнозначности 17 будет сигнал Запрет, исключающий перенос числа из счетчика 11 в сумматор 16.

Таким образом, в результате ряда измерений в сумматорах 12 и 16 будут зафиксированы, а на цифровом индикаторе зарегистрированы числа, пропорциональные максимальной и минимальной длительностям импульсов датчка 2 .(изложенное не распространяется на случай резонансных колебаний рабОчих лопаток).

Контроль вибронапряженности рабочих лопаток посредством определения виброскорости позволяет осуществить замену рабочих лопаток по их фактическому состоянию, что повышает надежность работы силовых установок в эксплатации.

Формула изобретения

Устройство для измерения виброскорости вращающихся деталей, содержащее укрепленный на валу отметчик, первый датчик, расположенный около

5 отметчика, второй датчик, расположенный у корневой части лопаток, третий датчик, расположенный около концов лопаток, селектор с переключателем выбора номера лопатки, входы которого ф подключены к первым двум датчикам, генератор меток, кнопку сброса, цифровой индикатор и измерительный канал, состоящий из трех ключей, счетчика, схемы равнозначности и сумматора максимума, управляющий вход первого ключа подсоединен .к выходу селектора, управляющий вход второго ключа подсоединен через первый ключ к третьему датчику, вход счетчика подсоединен через второй ключ к выходу генератора меток, счетный вход сумматора максимума подключен через третий ключ к выходу второго ключа, входы схемы равнозначности подключены к выходу счетчика и к выходу сумматора максимума, управляющий вход третьего ключа подсоединен к выходу схемы равнозначности, счетный вход цифрового индикатора подключен к выходу сумматора максимума, а кнопка сброса

30 подключена к входам сброса счетчика, сумматора и цифрового индикатора, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности измерения, в устройство введе35 ны тактовый формирователь, четвертый и пятый ключи, сумматор минимума и схема неравнозначности, вход тактового формирователя подключен к выходу первого ключа, входы схемы неравнозначности подсоединены к выходу сумматора минимума и к выходу счетчика, управляющий вход четвертого ключа подсоединен к выходу схемы неравноэначностн, управляющий вход пятого ключа подсоединен через четвертый ключ к выходу тактового формирователя, входы сумматора минимума подсоединены к кнопке сброса и через пятый ключ — к выходу счетчика, а выход сумматора минимума - к второму. счетному входу цифрового индикатора.

Источники информации,:принятые во внимание при экспертизе

1. Тойбер М.Л. и др. Контроль вибрационного состояния рабочих лопаток ГТД бесконтактными методами, Труды ГосНИИГА, вып.90, М., 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

9 236827. кл. G 01 М 33/00, 1969.

662822

Сост авит ель .С . Скрыпни к

Техред О.Андрейко Корректор Н. Стец

Редактор Н.Аристова

Тираж 765 . Подписное. UHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, М-35, Раушская наб., д.4/5

Заказ 2685/44

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул .Проектная,4