RU1783445C

RU1783445C - Device for remote control over parameters of rotating parts of machines

Info

Publication number: RU1783445C
Application number: SU904843115A
Authority: RU
Inventors: Александр Иванович Ковалев; Михаил Петрович Гончар
Original assignee: Киевский Технологический Институт Пищевой Промышленности
Priority date: 1990-06-27
Filing date: 1990-06-27
Publication date: 1992-12-23

Abstract

Использование: в измерительных преобразовател х на стендах при обкатке и испытани х редукторов Сущность изобретени : устройство содержит кольцевой световод 1, жестко св занный с валом 2, светоизлучатепь 3, закрепленный на световоде , светопрнемник и на неподвижном основании центрирующие кольца 5 Световод 1 выполнен в виде кольца, наружна цилиндрическа поверхность которого расположена симметрично оси вала и имеет Оптическую метку 6. Внутренн поверхность световода выполнена в виде витка архимедовой спирали с выпуклостью, направленной к валу. Кривизна внутренней поверхности, выпопн ющей роль собирающей линзы, измен етс по мере увеличени радиуса кривизны вигка спирали, так что фокусное рассто ние в радиальном сечении всегда равно толщине световода в данном сечении Это обеспечивает полное внутреннее отражение, стабилизацию и фокусировку светового потока на линии раздела сред световод-воздух по середине наружной поверхности, что снижает потери на рассто ние Оптическа метка 6 позвол ет получить дополнительную информацию о частоте вращени объекта 1 илUsage: in measuring transducers on test benches during running-in and testing gearboxes Summary of the invention: the device comprises an annular light guide 1 rigidly connected to the shaft 2, a light emitter 3 mounted on a light guide, a light receiver and centering rings 5 on a fixed base. The light guide 1 is made in the form rings, the outer cylindrical surface of which is located symmetrically to the axis of the shaft and has an Optical mark 6. The inner surface of the fiber is made in the form of a coil of an Archimedean spiral with a bulge, ennoy to the shaft. The curvature of the inner surface, which plays the role of a collecting lens, changes as the radius of curvature of the wiggle spiral increases, so that the focal distance in the radial section is always equal to the thickness of the fiber in this section. This ensures complete internal reflection, stabilization and focusing of the light flux on the media interface optical fiber-air in the middle of the outer surface, which reduces the distance loss. Optical mark 6 allows you to get additional information about the speed of the object 1 silt

Description

Изобретение относитс к машиностроению , и может Ьыть использовано в измерительных преобразовател х на стендах при обкатке и испытани х редукторов, а также в измерительных и диагностических комплексахThe invention relates to mechanical engineering, and can be used in measuring transducers on stands for running and testing gears, as well as in measuring and diagnostic complexes

Известно устройство, состо щее из измерительного преобразовател с частотным пли двоично-кодированным выходом, устройства питани , кольцевого световода, закрепленного на валу вращающейс детали, при этом наружна поверхность световода концентрична оси вала, а внутренн поверхность очерчена в виде витйа архимедовой спирали, концьт которой соединены плоскостью , перпенд w/л рно к которой закреплен светоизлу-атель Бокова поверхностьA device is known consisting of a measuring transducer with a frequency or binary-coded output, a power device, an annular fiber mounted on the shaft of a rotating part, the outer surface of the fiber being concentric to the shaft axis, and the inner surface outlined in the form of a twisted Archimedean spiral, the end of which is connected plane perpendicular w / l to which the light emitter is attached to the side surface

световода перекрыта непрозрачными центрирующими кольцами, а оптическа ось све- топриемника перпендикул рна оси вращени деталиthe optical fiber is blocked by opaque centering rings, and the optical axis of the detector is perpendicular to the axis of rotation of the part

Недостатком известного устройства вл етс то, что в нем световой поток, отража сь от внутренней поверхности рассеиваетс по всей наружной поверхности кольцевого световода Поэтому та часть светового потока, что преломл етс во внешнюю среду дает ослабленный сигнал, который при малых значени х измер емого параметра не всегда регистрируетс свето- приемником, имеющим пределы чувствительности Это дает неполную информацию о характере изменени контролируемого параметра, снижает ее качество ограничивает область применени устройства. Кроме того, при исследовании динамических характеристик машин очень важно иметь информацию об изменении того или иного параметра во взаимосв зи с изменением кинематических характеристик. При использовании известного устройства измерительный комплекс необходимо дополнительно снабжать тахометром, а затем при обработке данных сопоставл ть результаты .A disadvantage of the known device is that the luminous flux reflected from the inner surface is scattered across the entire outer surface of the annular fiber. Therefore, that part of the luminous flux which is refracted into the external medium gives a weakened signal, which at small values of the measured parameter does not it is always recorded by a detector having sensitivity limits. This gives incomplete information on the nature of the change in the parameter being monitored, reduces its quality, and limits the scope of the devices. . In addition, when studying the dynamic characteristics of machines, it is very important to have information about a change in a particular parameter in conjunction with a change in kinematic characteristics. When using the known device, the measuring complex must be additionally equipped with a tachometer, and then, when processing data, compare the results.

Это дает значительную погрешность и малоэффективно, особенно дл быстропро- текающих динамических процессов (пуск, ударные нагрузки, и др.).This gives a significant error and is ineffective, especially for fast-moving dynamic processes (start-up, shock loads, etc.).

Цель изобретени - повышение качества передачи информации.The purpose of the invention is to improve the quality of information transfer.

Поставленна цель достигаетс тем, что в известном устройстве дл дистанционного контрол параметров вращающихс деталей машин, поверхность световода, очерченна спиралью Архимеда в радиальном сечении выполнена криволинейной в виде линзы с фокусным рассто нием, равным толщине световода и выпуклостью, направленной к оси вращени вала, наружна поверхность световода снабжена меткой с иной, по сравнению с материалом световода , оптической плотностью,This goal is achieved by the fact that in the known device for remote monitoring of parameters of rotating machine parts, the fiber surface contoured by an Archimedes spiral in a radial section is made curved in the form of a lens with a focal length equal to the fiber thickness and a convexity directed to the axis of rotation of the shaft, the outer surface the fiber is labeled with a different optical density compared to the fiber material,

На чертеже изображена конструкци устройства.The drawing shows the design of the device.

Устройство содержит -измерительный преобразователь с частотным или двоично- кодированным выходом, блок питани , которые на чертеже не показаны, кольцевой световод 1, жестко св занный с валом 2, светоизлучате/ib З, закрепленный на световоде , светоприемник 4 на неподвижном основании , центрирующие кольца 5. Световод 1 выполнен в виде кольца, наружна цилиндрическа поверхность которого расположена симметрично оси вала и имеет специальную метку 6 из материала иной, чем световод оптической плотности, внутренн поверхность световода выполнена в виде витка архимедовой спирали, котора в радиальном сечении криволинейна с выпуклостью , направленной к валу, причем кривизна внутренней поверхности, выполн ющей роль собирающей линзы, измен етс по Nepe увеличени радиуса кривизны витка архимедовой спирали, так, что фокусное рассто ние в радиальном сечении всегда равно толщине световода в данном сечении. Внутренн поверхность имеет покрытие из пленки 7 с коэффициентом отражени близким к единице.The device comprises a measuring transducer with a frequency or binary-coded output, a power supply unit, which are not shown in the drawing, an annular optical fiber 1, rigidly connected to the shaft 2, a light emitter / ib З fixed to the optical fiber, a light detector 4 on a fixed base, centering rings 5. The optical fiber 1 is made in the form of a ring, the outer cylindrical surface of which is located symmetrically to the axis of the shaft and has a special mark 6 of a material other than the optical density fiber, the inner surface of the optical fiber in the form of a coil of an Archimedean spiral, which is curved in a radial section with a convex directed towards the shaft, and the curvature of the inner surface acting as a collecting lens changes according to Nepe, the radius of curvature of the coil of the Archimedean spiral increases, so that the focal length in the radial section is always equal to the thickness of the fiber in this section. The inner surface is coated with a film 7 with a reflection coefficient close to unity.

Устройство работает следующим образом . Светойзпучатель 3, преимущественно наиболее эффективного иноракрасного излучени , подключенный к блоку питани с частотным или двоично-кодированным выходом и установленный перпендикул рно плоскости, соедин ющей концы витка архимедозой спирали, излучает в световод 1 световой поток, который многократно отража сь от внутренней и наружной поверхностей , частично преломл етс во внешнюю среду, где регистрируетс свето0 приемником А. В светоприемнике 4 световой поток преобразуетс в электрический сигнал, передаетс на усилитель и далее на регистрирующие приборы.The device operates as follows. The light guide 3, mainly of the most effective infrared radiation, connected to the power supply unit with a frequency or binary-coded output and installed perpendicular to the plane connecting the ends of the coil with an archimedeposite helix, emits light flux into the light guide 1, which is repeatedly reflected from the inner and outer surfaces, it is partially refracted into the external environment where the light detector A registers. In the light detector 4, the light flux is converted into an electric signal, transmitted to the amplifier, and then and recording devices.

Выполнение внутренней поверхностиThe execution of the inner surface

5 световода 1 криволинейной (сечение А-А) с переменным радиусом кривизны и покрытие ее пленкой позволит обеспечить полное внутреннее отражение, стабилизацию и фокусировку светового потока на линии5 light guide 1 curved (section AA) with a variable radius of curvature and coating it with a film will ensure full internal reflection, stabilization and focusing of the light flux on the line

0 раздела сред световод-воздух по середине наружной поверхности, что существенно снижает потери от рассе ни , улучшает качество передаваемой информации и позвол ет эффективно выполн ть настройку устройства;0 of the medium section of the light guide-air in the middle of the outer surface, which significantly reduces the loss from scattering, improves the quality of the transmitted information and allows you to effectively configure the device;

5 Установка на наружной поверхности световода специальной метки из материала, имеющего иную, чем световод, оптическую плотность, позвол ет получить дополнительную информацию об изменении частоты вращени вала, что5 The installation on the outer surface of the optical fiber of a special label made of a material having an optical density other than the optical fiber allows obtaining additional information about the change in the shaft rotation frequency, which

0 необходимо при изучении динамических процессов переходных режимов.0 is necessary when studying the dynamic processes of transient modes.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A device for remote monitoring of parameters of rotating machine parts containing a light emitter located on a rotating part and a stationary light detector optically matched through a light guide made in the form of a ring, the outer cylindrical surface of which is located symmetrically with respect to the axis of rotation of the shaft, and the inner surface is outlined by a coil of an Archimedean spiral, the ends of which are connected by a plane perpendicular 5 to which a light emitter is fixed,. moreover, the lateral surface of the fiber is blocked by opaque centering rings, and the optical axis of the light receiver is perpendicular to the axis of rotation of the shaft, which means that, in order to improve the quality of information transmission, the inner surface of the fiber, outlined by a coil of an Archimedean spiral, is made curved in radial section as

5 lenses with a focal length, an earlier thickness of the fiber, and a bulge directed to the axis of rotation of the shaft, and the outer surface of the fiber is labeled with a different optical density compared to the fiber material.

Aa