CS209675B1 - Zařízení pro mdření amplitudy a kmitočtu pohybu první součásti, která je v třecím styku s druhou součástí - Google Patents

Description

Vynález se týká zařízení pro měření amplitudy a kmitočtu pohybu první součásti, která je v třecím styku s druhou součástí. Vynález se tedy týká zařízení pro vyšetřování strojních součástí a celků.

Vynález lze využít při vývoji a ověřování pístových čerpadel, čerpadel s ozubenými koly a čerpadel s oběžnými lopatkovými koly» popřípadě hydraulických motorů, ventilů, rozvaděčů, hydraulických zesilovačů a jiných řídicích a regulačních zařízení.

Vynález lze využít také pro vyšetřování pneumatických pohonů, kluzných a valivých ložisek a čelních a jiných těsnění v různých odvětvích průmyslu a dopravy, například také pro vývoj palubních zařízení podmořských plavidel, letadel a kosmických lodí.

Problém měření vzájemných mikroskopických pohybů pohyblivých součástí spočívá v tom, že velikost těchto pohybů odpovídá mezeře, popřípadě síle filmu mazadla mezi těmito součástmi. Velikost této mezery je přitom závislá na tepelných a pružných deformacích příslušných ploch.

Z tohoto důvodu nelze tloustku filmu ve většině případů měřit pomocí známých měřicích zařízení, u kterých se předpokládá předchozí kalibrování a cejchování ve statickém stavu. Toto cejchování se totiž poruší ihned po uvedení dvojice součástí s třecím stykem do provozu. Měření velikosti mezery, popřípadě síly filmu mazadla, v dynamickém stavu mají proto velký význam stejně jako zjištování okamžité polohy pohyblivé součásti, popřípadě její dráhy. Pohyby součástí ve třecím styku na vrstvě mazadla mají při stabilním provozu obvykle periodic2 ký, popřípadě náhodný charakter.

Aby bylo možno tyto pohyby vyšetřovat, je třeba zjištovat amplitudy základního kmitočtu, takže se musí provádět harmonická, popřípadě kmitočtová analýza těchto pohybů. Tato analýza a vyhodnocování získaných záznamů jsou spojeny s určitými obtížemi, jestliže v záznamu nejsou zachyceny cejchovní signály, které slouží jako měřítko pro amplitudu a časovou základnu, které je nutné pro výpočet okamžité polohy pohyblivé součásti vůči nehybné součásti.

Je známo měřicí zařízení pro zjištování dynamiky rozměrů mezery mezi součástmi, které jsou navzájem v třecím styku. K tomuto měření mezery vyplněné mazadlem se využívá měření tlaku tohoto mazadla, které se provádí tlakovým snímačem - SSSR autorské osvědčení č. 159 033, G 01, 42k/38. Toto měřicí zařízení umožňuje zjištování rozložení tlakového pole v kapalinovém filmu v ploše mezery. Ze způsobu rozložení tlakového pole lze pak vypočítat průběh této mezery .

Pro výpočet velikosti mezery je kromě toho třeba zjistit průtok kapaliny touto mezerou. Průtok kapaliny se však obtížně niěří, popřípadě vypočítává, protože délka, šířka a výška mezery se obvykle mění.

Jiná měřicí zařízení pro měření mezery vyplněné mazadlem, popřípadě síly filmu kapaliny, jsou popsána například v práci Field G, J., Nau B. S. Film thickness and friction measurements during reciprocation of a rectangular section rubbere sial ring. Proč. 6th Int, Conf. Fluid Seal, Munich, 1973. Granfield, 1973, c 5/45- c 5/56.

09675

V popsaném měřicím zařízení se pro měření tloušťky filmů používá měření elektrického odporu filmu kapaliny.

Nevýhoda tohoto měřicího zařízení spočívá v tom, že získané výsledky jsou zatíženy značnou chybou vyplývající z proměnné vodivosti, to jest elektrického odporu filmu kapaliny a součástí, které jsou v třecím styku. Autoři sami udávají, Že tyto nestabilní vlastnosti zkreslují výsledky měření tloušťky filmu mazadla. Elektrický odpor filmu mazadla nezávisí pouze na jeho síle, nýbrž také na přítomnosti příměsí, které se v kapalině obvykle vyskytují, na množství rozpuštěných plynů a na měrné hmotnosti kapaliny.

Jiné měřicí zařízení pro měření velikosti mezery j-e popsáno v práci Quetschen von Scheibenbremsen. Holografische Schwingungsanalyse und Abhilfemassnahmen Automobiltechnische Z. 1977, 79 Nr. 718, str. 28 1 až 288 , <*oto měřicí zařízení a měřicí postup slouží k měřeni pohybů brzdových kotoučů na speciálním měřicím zařízení s použitím holografického záznamu. Měřicí zařízení je opatřeno komorou s rubínovým laserem, zrcadlem a akustickým a kmitočtovým analyzátorem. Pro provoz tohoto měřicího zařízení je tedy nutné laserové zařízení a speciální provedení měřeného objektu, které umožní instalování laserového zařízení, zrcadla a dalších součástí zařízení. U provozních zařízení o menších rozměrech toto měřicí zařízení nelze použít.

Uvedené nedostatky odstraňuje zařízení pro měření amplitudy a kmitočtu pohybu první součásti, která je v třecím styku s druhou součástí, obsahující snímače pohybu uspořádané na povrchu druhé součásti, jehož podstata spočívá podle vynálezu v tom, že na povrchu první součástí přilehlém k povrchu druhé součásti, jsou vytvořeny prohlubně nebo výstupky, které jsou uspořádány pod snímači, jejichž osa probíhá rovnoběžně s osou symetrie prohlubní nebo výstupků.

Nový vyšší účinek vynálezu spočívá v tom, že zařízení podle vynálezu nevyžaduje cejchování ve statickém stavu a při záznamu dynamického chování součástí se získávají referenční signály, které odpovídají velikostem prohlubní, popřípadě výstupků, které jsou na plochách součástí vytvořeny přímo proti snímačům. Pomocí těchto referenčních signálů lze provést výpočet měřítka a fáze příslušného měřicího signálu, který popisuje dynamické chování, to jest změny mezery mezi jednotlivými součástmi.· V důsledku ocejchovaných prohlubní, popřípadě výstupků vytvořených na plochách součástí, které se v záznamu projeví jako referenční signály, je možné zjistovat okamžitou polohu pohyblivé součásti vůči nepohyblivé součásti a současně vyloučit chyby měření vznikající v důsledku tepelných a pružných deformací součástí opatřených snímači.

Při využití měřících zařízení k měření amplitudy a kmitočtu pohybu pohyblivé součásti dvojice součástí s třecím stykem je možno zajistit spolehlivé oddělení dvou pohyblivých povrchů vrstvou mazadla o požadované síle. Použití měřicího zařízení podle vynálezu umožňuje také podstatné snížení třecího výkonu, zlepšení energetické účinnosti soustrojí, popřípadě stroje, to jest zvýšení jejich účinnosti, a prodloužení životností stroje.

Vynález je v dalším objasněn na neomezujícím příkladu jeho provedení, který je popsán pomocí připojených výkresů, které znázorňují: obr. 1 celkový pohled na zařízení pro měření amplitudy a kmitočtu pohybu první součásti, která je v třecím styku s druhou součástí, podle vynálezu.

Zařízení je uspořádáno na otočném rotoru, který vykonává jemné axiální pohyby příznačné například pro válcový blok axiálního pístového čerpadla nebo hydraulického motoru, snímače jsou uspořádány ve statoru a v přírubě, zatímco prohlubně jsou vytvořeny v čelní straně a ve válcovém povrchu rotoru, obr. 2 řez zařízením z obr. 1 v rovině II-II, obr. 3 řez zařízením z obr. 1 v rovině III-III, ve kterém je patrná vzájemná poloha snímače zabudovaného v přírubě statoru a prohlubně vytvořené v celní straně rotoru v předpokládaném počátku měření, obr. 4 řez zařízením z obr. 1 v rovině ΙΙΙ-ΪΙΙ, ve kterém je patrna vzájemná poloha snímače zabudovaného v přírubě statoru a prohlubně vytvořené v čelní straně rotoru v dalším okamžiku, obr. 5 totéž v následujícím okamžiku a obr. 6 průběh vzájemného pohybu součástí, v závislosti na čase.

Zařízení pro měření amplitudy a kmitočtu pohybu první součástí která je v třecím styku s druhou součástí 2, 3_, slouží pro zjištování polohy první součásti J~, například rotoru, který se otáčí kolem osy X-X a kromě toho ještě vůči druhé součásti 2^,

3., například přírubě a statoru, vykonává pohyby ve směru této osy X-X.

První součást a druhá součást 3^ zde představují dvojici součástí s třecím stykem a přiléhají na sebe povrchy £, 5., v tomto případě válcovými plášti.

První součást _1_ a druhá součást 2 tvoří další dvojici součástí s třecím stykem, který vzniká mezi povrchy £, 7_, v tomto případě čelními stranami.

Mezi povrchy 4^, 5. první součástí a druhé součásti 3^ je mezera 8^, která je vyplněna mazadlem, zatímco mezi povrchy 6_, 7_ první součásti a druhé součásti 2_ je mezera 9^.

Měřicí zařízení podle vynálezu sestává ze snímačů 10, 1 1 , například bezkontaktních indukčních snímačů, které sestávají ze jha 1 2 , 1 3 , vinutí 1 4, 1 5 a přívodů 1 6, 1 7 .

První snímač 10 je zabudován v druhé součásti £, to jest v přírubě, a druhý snímač 1 1 je zabudován v druhé součásti 3_, to jest ve statoru.

V povrchu 4. první součásti J_ je vytvořena prohlubeň 18, například o trojúhelníkovém průřezu s hloubkou ”a” a šířkou b. V povrchu 6 první součástí J_ je vytvořena prohlubeň 19, rovněž o trojúhleníkovém průřezu s hloubkou ”a a šířkou b“. Tyto prohlubně 18, 19 jsou vytvořeny tak, že v průběhu pohybu první součásti zaujímají vůči snímačům 10, 1 1 souosou polohu.

Na obr. 3, 4, 5 jsou znázorněny po sobě následující polohy povrchu _6 první součásti £ s trojúhelníkovou prohlubní 19 vůči druhé součásti 2_, to jest vůči snímaST 10 zabudovanému v povrchu 7_ této druhé součásti 2..

Činnost zařízení podle vynálezu je v souladu s popsaným příkladem provedení následující:

První součást J_ se vůči druhé součásti

2., 3. otáčí kolem osy X-X. Při tomto otáčení se první součást Ί. může ve směru osy X-X pohybovat tak, že povrch 6 první součástí i se k protilehlému povrchu 7_ druhé součásti _2 střídavě přibližuje a od tohoto povrchu 7_ vzdaluje. Přitom se s určitým kmitočtem mění také šířka mezery 9_ vyplněné mazadlem.

Protilehlé povrchy 6_, 7, zaujímají postupně polohy, které jsou znázorněny na obr. 3, a 5. První snímač 10 > například indukční snímač, přitom generuje signál, který odpovídá vzájemné poloze protilehlých povrchů 6.» 7 P*vní součásti a druhé součásti £ v závislosti na čase. Na obr. 6 je znázorněn příklad záznamu signálu odpovídajícího axiálnímu pohybu povrchu 6_ první součástí J_.

Je zde znázorněn průběh L = f /t/, kde L je amplituda pohybu v/um, f /1 / závislost na čase a t čas v sekundách. Při pohybu první součásti 1 vůči druhé součásti 2 se povrch J5 první součásti J_ vůči povrchu 7_ druhé součástí 1_ pohybuje ve směru osy X-X.

Prohlubeň 19 vytvořená v povrchu £ první součástí přitom postupně zaujímají polohy znázorněné v obr. 3, 4 a 5, takže v počátečním okamžiku - obr. 3 - je s prvním snímačem 10 souosý bod C povrchu 6_, v dalším oka mžiku -obr. 4- prohlubeň 19 o hloubce a” a šířce b” a konečně v následujícím okamžiku je s prvním snímačem 10 souosý bod D” povrchu 6_ první součásti j_. Průběh pohybu první součásti _1_ vůči druhé součásti 2 je na obr. 6 vynesen jako funkce L z í/tf . Jestliže v průběhu intervalu T prochází nad prvním snímačem 1_0 bod C první součásti 2» jo vyslán signál se souřadnicí L_c.

Podobně, jestliže nad prvním snímačem 10 prochází prohlubeň 19 - obr. 4 - je vyslán signál s trojúhelníkovým vrcholem o výšce nqa a Šířce Π2^» kde mj a ni2 jsou měřítka. Tento signál představuje referenční signál pro výpočet amplitudy a kmitočtu pohybu první součásti 2» protože rozměry příslušných

Claims (2)

1. prohlubní 18 , 19 byly předem, například opticky, změřeny.

   Jestliže nad prvním snímačem 10 uspořádaným v druhé součásti 2, prochází bod D první součásti J_, je generován signál o amplitudě Lp. Na jednom povrchu £, první součásti 2. ^může být současně vytvořeno více prohlubní 1 8 , 1 9 nebo drážek, které od sebe leží v určitých vzdálenostech.

   V tomto případě se při otáčení první součásti 2 zaznamená více referenčních signálů, které umožňují výpočet fázových poměrů pohybu a při uspořádání snímačů 10, 22 ^ve třech prostorových souřadnicích také výpočet okamžité polohy pohyblivé první součásti 2·

   Snímače 29.» 21 pohybu mohou být v nutném případě uspořádány také na pohyblivé první součásti
2. 2· Prohlubně 29.» ^2» popřípadě výstupky, jsou v tomto případě vytvořeny na nepohyblivé druhé součásti 2» A*

   Popsané provedení zařízení podle vynálezu představuje pouze příklad, který nijak neomezuje rozsah vynálezu. V rámci vynálezu lze provést řadu modifikací a úprav popsaného zařízení.

   VYNÁLEZU

   Zařízení pro měření amplitudy a kmitočtu pohybu první součásti, která je v třecím styku s druhou součástí, obsahující snímače pohybu uspořádané na povrchu druhé součásti, vyznačující se tím, že na povrchu /4, 6/ první součásti /1/ přilehlém k povrchu /5, 7/ druhé součásti /2, 3/, jsou vytvořeny prohlubně /18, 19/ nebo výstupky, které jsou uspořádány pod snímači /11, 10/, jejichž osa probíhá rovnoběžně s osou symetrie prohlubní /18, 19/ nebo výstupků.