RU1805295C - Устройство дл виброиспытаний вращающихс колес и дисков - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение относитс  к испытательной технике, а именно к системам управлени  вибрационными испытани ми . Сущность: в известное устройство дл  виброиспытаний дополнительно введены блок автоматической подстройки частоты 3, управл емый генератор 4, блок суммировани  5, аттенюатор 6, ключ 7, тензодатчик 13, блок дискретного измерени  14, между которыми установлены новые св зи. 2 ил.

Description

(Л

С

О

ел ю

чО

ел

Изобретение относитс  к испытательной технике, а именно к системам управлени  вибрационными испытани ми.

Цель изобретени  - повышение точности качества виброиспытаний.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит программное устройство Ч; функциональный преобразователь 2, блок АПЧ 3, управл емый генератор 4, блр.к 5 суммировани , аттенюатор 6, ключ 7, усилитель 8, электромагнитный вибратор 9, испытуемый обьект 10, привод 11, датчик 12 скорости вращени , тензодатчик 13, блок 14 дискретного измерени , причем привод 11 вращени  соединен с испытуемым объектом 10 и датчиком 12 скорости вращени , блок 3 автоматической подстройки частоты соединен со входом управл емого генератора 4, выход которого подсоединен к первому входу аттенюатора, выход тензодатчика 13 подсоединен ко входу блока 14 дискретного измерени , первые три входа.программного устройства 1 подсоединены соответственно к первым трем вхо- дам функционального преобразовател  2, первый вЈ1ход которого подключен к первому входу блока 3 автоматической подстройки частоты, а второй - ко второму входу управл емого гене ратора 4, четвертый выход программного устройства 1 подключен к первому входу блока 5 суммировани , выход которого подсоединен ко второму входу аттенюатора б, выход которого через ключ 7 подсоединен ко входу усилител  8, выход которого подключен ко входу вибратора .9, выход датчика 12 скорости вращени  подсоединен к четвертому входу функционального преобразовател  2, первый и второй выходы блока 14 дискретного измерени  подключены соответственно ко второму входу блока 3 автоматической подстройки частоты и ко второму входу блока 5 суммировани , третий выход блока 14 дискретного измерени  подсоединен к управл ющему входу ключа 7.

Принцип работы устройства основан на следующем. Во врем  работы электромагнитного вибратора получать информацию с тензодатчика невозможно из-за сильных электромагнитных помех. Поэтому целесообразно чередовать работу вибратора с паузами . После отключени  вибратора электромагнитные колебани  затухают за один-два периода механических колебаний диска. В то же врем  механические колебани  затухают в 100-150 раз медленнее. Двух колебаний достаточно, чтобы запомнить значение амплитуды и фазы колебаний и использовать в системе управлени  вибратором , а также дл  получени  информации в реальном процессе.

Устройство работает следующим образом . Программное устройство 1 формирует

три аналоговых сигнала, которые поступают с |Первых трех выходов программного устройства 1 на первые три входа функционального преобразовател  2. Функциональный преобразователь 2, на четвертый

0 вход которого поступает сигнал сдатчика 12 скорости вращени , формирует сигнал переменного напр жени , частота которого равна частоте вперед бегущей волны вращающегос  с заданной скоростью колеса 10. С

5 выходов функционального преобразовател  2 сигнал поступает на первые входы блока 3 АПЧ и управл емого генератора 4. Сигнал с выхода тензодатчика 13 поступает на вход блока 14 дискретного измерени , с

0 первого выхода которого сигнал подаетс  на второй вход блока 3 АПЧ. Таким образом, в блоке 3 АПЧ происходит сравнение фаз заданного ч фактического переменных напр жений . В случае рассогласовани  фаз

5 блок 3 АПЧ формирует сигнал, который поступает на второй вход управл емого генератора 4. При этом происходит подстройка частоты выходного напр жени  управл е- . мого генератора 4 на резонанс.

0 с четвертого выхода программного устройства 1 сигнал, пропорциональный частоте колебаний колеса 10, поступает на первый вход блока 5 суммировани , на второй вход которого поступает сигнал, про5 порциональный частоте фактических колебаний, со второго выхода блока 14 дискретного измерени . Разностный сигнал с выхода блока 5 суммировани  подаетс  на второй вход аттенюатора б, на первый вход

0 которого сигнал поступает с выхода управл емого генератора 4. В аттенюаторе б синусоидальный сигнал, поступивший с выхода управл емого генератора 4, ослабл етс  до амплитуды, величина которой оп5 редел етс  уровнем сигнала, поступающего с выхода блока 5 суммировани .

Сигнал с выхода аттенюатора 6 подаетс  через ключ 7 на вход усилител  8, с выхода которого напр жение поступает на вход

0 вибратора 9, который возбуждает колебани  в колесе 10 на резонансной частоте. Паузы в работе усилител  8 и вибратора 9 достигаютс  размыканием ключа 7 по команде с блока 14 дискретного измерени . В

5 момент паузы происходит запоминание амплитуды и частоты собственных колебаний в колесе 10. После этого с блока 14 дискретного измерени , с его третьего выхода, по-о даетс  сигнал на ключ 7, который на этом замыкаетс . Напр жение с аттенюатора 6,

скорректированное по амплитуде и частоте с учетом последних данных, полученных с первого и второго выходов блока дискретного измерени  14, поступает на вход уси- .лител  8, формирующего сигнал резонансной частоты на электромагнитный вибратор.

Устройство может быть реализовано на стандартной аппаратурной базе комплекса КТС ЛИУС (СУПС) и логических элементах серии К155.

На фиг. 2 представлена блок-схема блока дискретного измерени . Рассмотрим принцип действи  блока дискретного измерени  (БДИ) 14. Анализ работы БДИ начнем с момента отключени  вибратора 4. В это врем  на счетчик 17 приходит сигнал Сброс со счетчика 20. Выходы счетчика 17 обнул ютс  и на соответствующие входы компаратора 15 и нормально замкнутого ключа 30 сигнал не подаетс .

Компаратор 15, который до этого находилс  в нерабочем состо нии, так как на вход ему был подан большой сигнал смещени , теперь начинает преобразовывать синусоидальный сигнал, поступающий с тензодатчика 13, в пр моугольные импульсы положительной пол рности. С выхода компаратора 15 импульсы поступают на вход счетчика 17, который начинает их считать .

Сигналы с тензодатчика 6 поступают одновременно на вход устройства 16 преобразовани  синусоидального сигнала в абсолютное значение. С выхода устройства 16 сигнал через ключ 30 поступает на вход запоминающего устройства 23, После отсчета определенного числа импульсов счетчиком 17 на одном из разр дов его выхода (номер разр да выбираетс  в зависимости от частоты колебаний издели  и других факторов ) по вл етс  логическа  единица, котора  подаетс  на вход устройства сброса 29, которое выдает сигнал на стирание предыдущей информации в запоминающем устройстве 23. После этого осуществл етс  запоминание текущего сигнала, поступающего с устройства 16 на вход запоминающего устройства 23. С выхода 23 сигнал поступает на управл ющий вход регулируемого усилител  28, который представл ет собой аттенюатор.

С выхода компаратора 15 импульсы одновременно поступают на вход устройства инверсии 22 (оно необходимо дл  повышени  надежности срабатывани  схемы). С выхода устройства инверсии 22 импульсы поступают на вход схемы ИЛИ-НЕ 24, с выхода которой они поступают на вход счетчика 18, на другой вход которого (тактовый)

подаютс  пр моугольные импульсы через схему ИЛИ-НЕ 25 с генератора пр моугольных импульсов 31 (частота генерации выше частоты колебаний издели  не менее чем на 5 2 пор дка). Таким образом, счетчик 18 считает импульсы, поступающие с 31 в течение одного импульса, поступающего с компаратора 15. Затем схема ИЛИ-НЕ 24 выдает сигнал на сброс всех разр дов счетчика 18.

0 Импульсы с 31 одновременно считаютс  счетчиком 19, на ход которого они подаютс  через схему повторени  26, а следовательно , на пол-такта раньше, чем на вход счетчика 18. Все разр ды выходов счетчиков 18,

5 19 подключены ко входам схемы совпадени  27. При совпадении сигналов во всех разр дах выходов счетчиков схема совпадени  27 выдает на выходе Логическую единицу . Сигнал с выхода 27 поступает на вход

0 счетчика 21 и одновременно на вход счетчика 19, что приводит к сбросу всех разр дов его выхода в нулевое состо ние.

После отсчета необходимого числа импульсов счетчик 17 на следующем разр де

5 выхода выдает логическую единицу, котора  подаетс  на вход ключа 7 (фиг. 1) (и вибратор включаетс ) и на входы схем ИЛИ- НЕ 24 и 25, что приводит к тому, что счетчик 18 перестает считать, и информаци  из него

0 не стираетс . По вление 1 на компараторе 15 переводит его в нерабочее состо ние. Система переходит в режим автогенерации, т.е. на выходе схемы совпадени  27 все так же по вл ютс  импульсы той же частоты и

5 длительности благодар  тому, что счетчик 18 не измен ет своего состо ни , С выхода счетчика 21 импульсы подаютс  на тактовый вход счетчика 20 и на вход компаратора 32, с выхода которого переменное напр жение

0 пр моугольной формы подаетс  на второй вход блока АПЧ 3 (фиг. 1). С выхода регулируемого усилител  28 посто нное напр жение с амплитудой, пропорциональной сигналу с выхода запоминающего устройст5 ва 23, подаетс  на второй вход блока сумми- ровани . Счетчик считает импульсы, поступающие на его вход, и после заданного числа импульсов, что соответствует заданному времени работы вибратора, на

0 определенном разр де выхода счетчика по вл етс  логическа  единица; котора  производит сброс счетчика 17, что приводит к тому, что вибратор 9 отключаетс , а компаратор 15 переходит в рабочее состо ние.

5 Таким образом, цикл завершаетс .

Дл  запуска устройства предусмотрен ключ SA, кратковременным нажатием которого положительное напр жение подаетс  на вход компаратора и на управл ющий вход ключа 7. После отпускани  ключа устройство переходит в автоматический режим .

Система может быть реализована на логических элементах серии К155, операционных усилител х серии К140, транзисторах, реле.

Программное устройство 1 и функциональный преобразователь 2 могут быть реа- лизованы на элементах комплекса технических средств дл  локальных информационно-управл ющих систем и средств управлени  с переменной структурой.

Программное устройство 1 может быть реализовано из трех субблоков ПЗРА- Ф5183 и трех субблоков БМУР1-Ф5206. Субблок ПЗРА представл ет собой переменный резистор, а субблок БМУР1 в данном случае используетс  в качестве преобразовател  сопротивлени  в напр жение . Таким образом, выставл   на субблоках ПЗРА значени  коэффициентов в процентах, на выходах субблоков БМУР1 получаем напр жени .

Функциональный преобразователь в предлагаемом устройстве может быть реализован следующим образом: блоки 8, 14 (фиг. 1) возведени  аналогового сигнала в квадрат - субблоки Ф5178 (БМАУ1); блоки 9, 11 суммировани  - субблоки Ф5173 (БМАС1)Г блок 10 извлечени  квадратного корн  - субблок Ф5178 (БМАУ1); блоки умножени  13, 15 - субблоки Ф5178 (БМАУ1); преобразователь 12 напр жение-частота - субблок Ф5205(БПНС4).

Предлагаемое устройство позвол ет повысить качество виброиспытаний вращающихс  изделий за счет точного поддержани  задани  р ежимов.

Формул а изобретени   Устройство дл  виброиспытаний вращающихс  колес и дисков, содержащее программный блок, функциональный преобразователь , последовательно соединенные привод вращени  контролируемого объекта и датчик скорости вращени , усилитель , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности виброиспытаний, оно

снабжено последовательно соединенными блоком автоматической подстройки частоты , управл емым генератором и аттенюатором, блоком суммировани , последовательно соединенными тензодатчиком , предназначенным дл  установки на контролируемым объекте, и блоком дискретного измерени , ключом, первые три выхода программного устройства подключены соответственно к первым трем входам функционального преобразовател , первый выход которого подключен к первому входу управл емого генератора, а второй вход - к первому входу блока автоматической подстройки частоты, четвертый выход программного устройства подключен к первому входу блока суммировани , выход которого подключен к второму входу аттенюатора, выход которого подключен через ключ к входу усилител , выход которого подключен к

входу вибратора, выход датчика скорости вращени  подключен к четвертому входу функционального преобразовател , первый и второй выходы блока дискретного измерени  подключены соответственно к второму

входу блока автоматической подстройки частоты и к второму входу блока суммировани , третий выход блока дискретного измерени  присоединен к управл ющему входу ключа.