CS261035B1 - Způsob určeni úhlu zkrutu na rotující části - Google Patents

Abstract

Způsob umožňuje s vysokou přesností určovat úhel zkrutu rotující části pomocí stejného počtu značek, umístěných na dvou libovolných místech A a B rotující části, mezi nimiž je úhel zkrutu měřen. Nejprve se bez zatížení při dané konstantní rychlosti zo o změří časový interval ΤΛΟ bu9 jako logický součet impulsu Ty^ z místa A a impulsu TVb z místa B nebo jako časový odstup těchto impulsů Ty^, Tyg a současně nebo s malým časovým odstupem se změří při konstantní rychlosti £VO časový interval TVo daný bud šířkou impulsu ŤyA, resp. Typ nebo odstupem dvou po sobě následujících impulsů Ty^, resp. TyB. Potom se rotující část zatíží momentem a analogicky, jak byly změřeny časové intervaly ΤΛο, Tyo bez zatížení, se změří časové intervaly Ho, Ty Při zatížení. Ohel zkrutu)^se určí ze vztahu f ~ % *TV ' T</ ”

Description

Vynález se týká způsobu určení úhlu zkrutu na rotující části, například na hřídeli, mezi místy libovolně zvolenými, v nichž lze umístit značky, určující polohu hřídele. V případě, že zkrut probíhá v oblasti pružných deformací, může být z měření vyhodnocován i moment.

Pro měření úhlu zkrutu jsou používány například tenozmetrické, optické či indukční snímače, je využíván i tzv. Videmanův efekt. Přenos signálů z rotující části je bud kontaktní přes kroužky nebo bezkontaktní, zprostředkovaný elektromagnetickým polem, přes přijímač a vysílač. Jsou známy též způsoby, které vyhodnocují úhel zkrutu pomoci značek, umístěných na protilehlých koncích zkrucované části resp. hřídele. Úhel zkrutu je zde měřen z fázového posunutí jako střední hodnota napětí impulsu, jehož délka odpovídá fázovému posunutí a který je získáván na klopném obvodu. Jiná možnost je měřit úhel zkrutu z fázového posunuti pomocí speciálního referenčního zdroje, jehož kmitočet je řízen otáčkami a úhel zkrutu je určen počtem impulsů, které propustí hradlo. Jsou známa i podobná měřeni úhlu zkrutu z fázového posunutí, kdy vyhodnocování je zajištováno různými fázovými diskriminátory.

Nevýhodou dosud známých způsobů určování úhlu zkrutu rotujících částí je, že ve všech případech jsou kladeny vysoké požadavky na přesnost umístění značek. Těmito požadavky je omezena přesnost měření. V některých speciálních případech lze zabezpečit vysokou přesnost měřeni úhlu zkrutu pomocí speciálních kotoučů se značkami, avšak pro běžné použití v provozu je tato možnost většinou nerealizovatelná. Výroba takovýchto kotoučů je složitá a drahá a kromě toho jsou tyto vyrobeny vždy pro umístění pouze v určitých místech měření části a mnohdy je požadavek měřit v několika různých místech.

Výše uvedené nevýhody odstraňuje způsob určení úhlu zkrutu na rotující části pomocí stejného počtu značek, umístěných na dvou libovolných místech rotující části, mezi nimiž je úhel zkrutu měřen, podle vynálezu. Jeho podstatou je, že se nejprve bez zatížení při dané konstantní rychlosti ct>_o změří časový interval T<^ bud jako logický součet impulsu T_VA od značky z jednoho místa na rotující části a impulsu T_VB od značky z druhého místa na rotující části nebo jako časový odstup těchto impulsů Ty_A, Τ_νβ. Současně nebo s malým časovým odstupem se změří při této dané konstantní rychlosti ul_Q o časový interval T_VQ daný bud šířkou impulsu Ty_A resp. Ty_B na jednom místě rotující části nebo odstupem dvou po sobě následujících impulsů Ty_A resp. T_VB od dvou sousedních značek na jednom místě rotující části. Poté se rotující část zatíží momentem a zcela stejným způsobem, jakým byly stanoveny časové intervaly T/,_Q a T_VQ bez zatíženi se změří odpovídající časové intervaly T^ a Ty Ohel zkrutu se určí ze vztahu .

Λ = α>ο ~ ^Τ·Μ·

Pokud dochází ke kmitání rychlosti, měří se časový interval při zatížení na straně, kde jsou změny rychlosti menší.

Výhodou tohoto způsobu je, že se úhel zkrutu vyhodnocuje z časových intervalů, které lze změřit velmi přesně a tím je zajištěna podstatně větší přesnost měření než u známých způsobů. Tím, že měření probíhá nejprve bez zatížení a prakticky při rovnoměrném pohybu a teprve poté při zatížení, jsou odstraněny vysoké požadavky na přesnost umístění značek, což podstatně zjednodušuje technologii jejich výroby a realizaci celého měření. Dává to možnost měřit na hotových strojích při dodatečně připojovaných značkách, pokud jsou měřená místa přístupná, což dosud známé způsoby neumožňují.

Způsob určení úhlu zkrutu spočívá v tom, že ve zvolených místech A, B například pružného hřídele jsou umístěny značky, z nichž se záskají impulsy. Otáčí-li se dvě značky v různých místech A a B pružného hřídele, dochází při jeho zkrucování ke změně fáze, ke vzájemnému posouvání značek, které změříme jako časový interval odpovídající logickému součtu dvou překrývajících se impulsů. S rostoucím úhlem zkrutu se mění překrytí. V tomto případě je nutné, aby v rozsahu měřených úhlů nedošlo ke zrušení překrytí impulsů a aby mezera mezi sousedními impulsy umožnila řízení činnosti měřicích obvodů. Tento časový interval lze určit také změřením časového intervalu mezi impulsy z prvního a druhého místa na zkrucovaném hřídeli. Při větším počtu značek po obvodu je opět nutné zajistit dostatečně velký odstup, aby následným měřením nebylo rušeno měření předchozí. Změřený časový interval je závislý na rychlosti a na úhlu překrytí.

Ohel zkrutu je určen v konkrétním případě tak, že se změří, nejprve při známé dané konstantní rychlosti_Wo· Časový interval T^_Q bu3 jako logický součet dvou impulsů Ty_A a Τ_γβ jejichž šiřka je určena rychlostí_ωθ a které přicházejí ze dvou míst A a B, mezi nimiž je pružná rotující část, jejíž úhel zkrutu se sleduje nebo se tento časový interval Τ/,θ změří jako interval, jehož začátek je určen impulsem Ty_A z jednoho místa A a konec impulsem

T z druhého místa B rotující zkrucované části. Současně nebo s malým odstupem se změří časový VB interval T_v , opět při rychlosti a) , který je dán bud šířkou impulsu T_va z jednoho místa VO O V A

A nebo šířkou impulsu Ty_B z druhého místa B. Tento časový interval T_yo lze též změřit jako odstupovou po sobě následujících impulsů bu3 TV_ft z jednoho místa A nebo Ty_B z druhého místa B. Při zatížení momentem se opakuje analogické měření a to stejným způsobem, jaký byl zvolen při měřeni časových intervalů a Ty_Q bez zatížení, čímž se získají časové intervaly

T^a Ty. Ohel zkrutu je pak určen ze vztahu / ⁼ ’ 'W ^/IZ kde Τ_νθ je časový interval impulsu definujícího rychlost, změřený při známé rychlosti Mo

T^, je časový interval impulsu definujícího posun značek v místech A a B, nezatíženého hřídele při známé rychlosti

T_v je časový interval definující rychlost hřídele při zatížení momentem /v místě A nebo B/ ^TXzje časový interval, definující zkrut hřídele při zatížení momentem.

Měření může být realizováno v následujících pohybových variantách:

V čase, ve kterém se měří časové intervaly Ty a T^ jsou rychost i přenášený moment konstantní. V tomto případě, podle vztahu /1/, se určí správně hodnota úhlu zkrutu / v měřeném časovém intervalu.

V měřeném časovém intervalu má jedna strana konátantní rychlost a druhá proměnnou.

Zntěří-li se časový interval Ty v místě s konstantní rychlostí, určí se podle vztahu /1/ okamžitá 'hodnota úhlu zkrutu / v čase, určeném tou částí impulsu s proměnnou rychlostí, která omezuje časový interval T^ ; je-li na jedné straně měřeného obvodu větší moment setrvačnosti, pak se tomuto předpokladu lze přihlížet.

V měřeném časovém intervalu mají obě strany proměnnou rychlost, obě strany kmitají.

Chyba měření je závislá na frekvenci měřených kmitů a na úhlu natočení, v němž se měřeni realizuje; je vhodné pracovat s užšími impulsy, to znamená s kratšími časovými intervaly.

Ve speciálním případě, když se nastaví časový interval T^ = 0, zjednoduší se rovnice /1/ = ůJ τ o Vo

Součin to_o 1 značek. Budou-li hřídeli, je úhel ’ představuje úhel natočeních stran značky nebo sousedních následných úhly otu všech následných značek stejné v obou měřených místech A a B na zkrutu určen z rovnice /3/

Ve zvláštním případě může být úhle tb = 2tzn., že na obvodu je jediná značka; potom je nutné nastavovat pouze vzájemné polohy značek v obou měřených místech A a B, a to posunutím polohy snímače, aby Ί/λ = 0. Potom je únel zkrutu 2^. ——.

V

Při větším počtu značek po obvodu hřídele je přesnost měření snížena následkem omezených technických možností přímého nastavení polohy značek. Úhlovému natočení o 1° při otáčkách 1 500 l/min, odpovídá časový interval přibližně 100 ns. Délkový posun na průměru 100 mm, za 1 ns je 8 /um. Změna polohy je zaznamenávána s vysokou přesností, proto je výhodně měřit relativní změny polohy jednotlivých značek. Při relativních měření není nutné dbát na vysokou přesnost instalovaných značek a proto může být aplikováno i v provozních podmínkách poměrně jednoduchými prostředky.

Claims (2)

1. Způsob určení úhlu zkrutu na rotující části pomocí stejného počtu značek, umístěných na dvou libovolných místech rotující části, mezi nimiž je úhel zkrutu měřen, vyznačující se tím, že nejprve se bez zatížení při dané konstantní rychlosti /uJ_Q/ změří časový interval /T^/ bu3 jako logický součet impulsu /^TVA/ od značky z jednoho místa na rotující části a dalšího impulsu /T„„/ od značky z druhého místa na rotující části nebo jako časový odstup těchto

VD impulsů /Ty_A, ^Tyjj/ ^a současně nebo s časovým odstupem se při této dané konstantní ryohlosti /aJQ/ změří časový interval /Ty / bez zatížení daný bu3 šířkou impulsu /TVA/ nebo šířkou dalšího impulsu /Τνβ/ na jednom nebo druhém místě rotující části nebo odstupem dvou po sobě následujících impulsů /TVft, ^TVB/ ^na jednom nebo druhém místě rotující části a poté se rotující část zatíží momentem a stejným způsobem se změří časový interval /T<6/ při zatížení, a to odpovídajícím způsobem jako byl změřen časový interval /T.<^/ bez zatížení a současně nebo s časovým odstupem se opět analogicky jako byl změřen časový interval /Ty / bez zatížení, změří časový interval /Ty/, při zatíženi načež úhel zkratu / *f / se určí ze vztahu

2. Způsob podle bodu 1 vyznačující se tím, že se měří časový interval /T_y/ při zatíženi na straně, kde jsou změny rychlosti menši.