RU1809295C - Устройство дл измерени виброперемещений - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к виброизмерительной технике и может быть использовано дл  измерени  виброперемещений как в виброкалибровочных устройствах, так и при испытани х конструкций и их элементов на моногармоническую вибрацию. Устройство позвол ет повысить точность измерений, а 2 . также достоверность результатов измерений . Преобразователь выполнен в виде скобы 1, прикрепленной к подвижной части 2 вибростенда 3, а датчик содержит корпус 10, измерительный стержень 8 с подпружиненными на концах контактами 9. зубчато-рееч- ный механизм 6, служащий дл  преобразовани  углового перемещени  оси шагового двигател  16 в линейные перемещени  стержн . Корпус 10 датчика установлен на неподвижной части вибростенда 3 и входит внутрь скобы 1 с тем. чтобы стержень 8, линейно перемеща сь, контактировал с полками скобы 1. Управление работой шагового двигател  16 и подсчетом шагов перемещени  его вала через кодово-импульсный преобразователь 14 и блок 15 питани  осуществл ет микро-ЭВМ 13, принимающа  командные сигналы через интегратор 11 и пороговый элемент 12 от формировател  10 импульсов контакта, вход которого электри-. чески соединен со скобой 1 и корпусом 10 датчика.2 ил. (Л

Description

Изобретение относитс  к виброизмерительной технике и может быть использовано дл  измерени  вмброперемещений как в виброкалибровочных устройствах, так и при испытани х конструкций и деталей на моногармоническую вибрацию в машиностроении , самолетостроении, приборостроении.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений.

Сущность изобретени  по сн етс  схемой на фиг. 1; на фиг, 2 а, б, в приведен алгоритм работы устройства.

Устройство содержит скобу 1, выполненную из токопровод щего материала, ус- тановленную на подвижной части 2 вибростенда 3 через изолирующую прокладку 4 р дом с испытываемым объектом 5 (или калибруемым вибродатчиком), зубчато- реечный механизм заключен в корпус б, преобразующий угловые перемещени  входной оси 7 в линейные перемещени  измерительного стержн  8, имеющего на концах подпружиненные контакты 9. электрически св занные с корпусом механизма . Корпус механизма, при этом жестко св зан с неподвижной частью вибростенда 3 и установлен так, чтобы измерительный стержень 8 находилс  в пространстве между полками скобы 1 и геометрическа  ось его .была перпендикул рна поверхност м полох. Крс/ме того, в устройство вход т формирователь 10 импульсов контакта, вход которого соединен со скобой 1 и корпусом зубчатс-раечного механизма 6, вырабатывающий электрический сигнал в момент каса- ни  подпружиненных контактов поверхностей полок скобы, интегратор 11, вход которого подключен к выходу формировател  импульсов контакта, пороговый элемент 12, вход которого соединен с выходом интегратора, микро-ЭВМ 13, на шину ввода которой подключен выход порогового элемента 12, кодово-ммпульсный преобразователь 14, вход которого соединен с шиной вывода,

Устройство работает следующим образом .

Перед началом испытаний производитс  измерение разности двух величин - внутреннего размера между полками скобы и длины измерительного стержн  8 между внешними поверхност ми контактов 9. Измерение производитс  в автоматическом режиме при неработающем стенде.

В процессе измерени  микро-ЭВМ 13 вырабатывает кодовые сигналы определенной тактовой последовательности, которые преобразуютс  кодово-импульсным преобразователем 14 в управл ющие импульсы, воздействующие на токовые ключи блока

питани  15. Количество токовых ключей равно числу обмоток шагового двигател  16, Количество разр дов кодовой посылки также соответствует этому числу.

В соответствии с значением кодовой посылки одного такта, открываютс  соответст- вующие токовые ключи и по обмоткам шагового двигател , включенным последовательно стоковыми ключами и источником

питани , начинает протекать ток. При этом вал двигател  поворачиваетс  на один угловой шаг. При следующем такте кодовой посылки вал двигател  поворачиваетс  еще на один угловой шаг и т.д. Скорость и направ5 ление дискретного углового перемещени 

вала шагового двигател  зависит от значе-.

ни  кода посылки и частоты тактовой после , довательности посылок, определ емых

программой микро-ЭВМ. Вместе с валом

0 двигател  дискретно поворачиваетс  и жес-. тко св занна  с ним входна  ось 7 зубчато- реечного механизма 6. Зубчато-реечный механизм преобразует угловое перемещение входной оси в линейное перемещение

5 измерительного стержн  8. Допустим, от микро-ЭВМ задана последовательность кодовых сигналов, соответствующа  перемещению измерительного стержн  вниз. 8 момент касани  нижнего контакта 9с ниж0 ней полкой скобы 1 замкнетс  входна  цепь формировател  импульсов контакта 10. Электрический сигнал, пройд  интегратор 11 и пороговый элемент 12, Будет прин т микро-ЭВМ 13, котора  прекратит выдавать

5 кодовые сигналы первоначального значени  и начнет вырабатывать кодовые сигналы соответствующие перемещению измерительного стержн  вверх по чертежу. При этом программно начнетс  счет шагов

0 углового перемещени  вала шагового двигател , соответственно, шагов линейного. перемещени  измерительного стержн , В момент касани  верхнего по чертежу контакта 9с верхней полкой скобы 1, сработает

5 схема формировател  ммпульсов контакта, микро-ЭВМ прекратит счет шагов перемещени  и выдаст на вход кодово-им- пульсного преобразовател  кодовую последовательность на перемещение изме0 рительного стержн  в среднее положение между полками скобы.

Подсчитанное количество шагов линейного перемещени  измерительного стержн  8 будет соответствовать искомой

5 разности. Указанную операцию провод т несколько раз с целью статической обработки .получаемых результатов.

После включени  вибростенда 3 также производитс  измерение вышеуказанной разности в аналогичном пор дке, но с учетом того, что размер свободного пространства между двум  движущимис  полками скобы, в котором перемещаетс  измерительный стержень 8, будет меньше первоначального на размах виброперемещени . При этом касание контактов 9 поверхностей полок скобы 1 будет периодическим, с час-: тотой равной частоте вибропроцесса. Продолжительность контактировани  при каждом касании будет зависеть от степени приближени  измерительного стержн  8 к поверхности полки и частоты вибропроцесса . Формирователь 10 импульсов контакта из контактных электрических сигналов сформирует импульсы соответствующей длительности и стабильности следовани . Интегратор 11 преобразует последовательность импульсов в сигнал посто нного уровн , который сравниваетс  в пороговом элементе 12 с заранее определенным значением . При равенстве измеренного уровн  интегрированных импульсов и эталонного значени  на выходе порогового устройства по витс  сигнал, воспринимаемый микро- ЭВМ 13 как команду на останов шагового двигател  16 или перемещение его вала в противоположном направлении.

Разность отсчетов в двух случа х измерени  (при включенном и выключенном вибростенде ) определит величину искомого размаха виброперемещени .

В устройстве скоба 1 выполнена из дюралюмини  Д16Т, к внутренним поверхност м полок которой прикреплены стальные полированные пластинки, обеспечивающие необходимые, поверхностные прочность и стабильность электрических свойств полок. Изолирующа  прокладка 4 изготовлена из стеклотекетолита. В .качестве зубчато-р.ееч- ного механизма 6 применен индикатор ча- ,сового типа ИЧ-10 с измерительным диапазоном 0-10 мм и ценой делени  шкалы 0,01 мм. В устройстве использован шаговый двигатель 1.6 типа ШД-300/ЗОО-А, вал которого жестко св зан с осью стрелки часового индикатора, Угловой шаг вала -3°, следовательно один полный оборот вал совершает за 120 шагов. Стрелки часового индикатор за 1 полный оборот проходит 100 делений шкалы, что соответствует 1 мм перемещени  измерительного стержн . Исход  из вышесказанного следует, что за 1 шаг углового перемещени  вала измерительный стержень перемещаетс  на величину 0,008333.,,мм. Эту величину можно прин ть за цену делени  предлагаемого устройства. При этом размах измер емых виброперемещений может быть до 10 мм. При использовании часовых индикаторов другого типа (например типа 1 МИГ) или специально изготовленных зубчато-реечных механизмов шаг дискретизации соответственно будет меньше.

Контакты 9 на концах измерительного 5 стержн  8 часового индикатора выполнены подпружиненными во избежание жесткого их касани  с поверхност ми полок скобы. Формирователь 10 импульсов контакта выполнен по известной схеме на микросхемах

10 серии К176 (см. ж. Радио. № 3, 1989 г. с. 30), интегратор 11 выполнен в виде - цепочки, пороговый элемент собран на микросхеме К554САЗА. В качестве микроЭВМ 13 использован комплекс ДВК-3 с внешним ин5 терфейсом И-2. Кодово-импульсный преобразователь 14 играет роль согласующего звена между микро-ЭВМ 13 и токовыми ключами блока 15 питани  и выполнен на микросхемах серии К176. Токовые ключи со0 браны на транзисторах КТ603Б и КТ-801Б по известной схеме (см, ж. Радио № 4, 1977. с. 32э. Источник питани  - источник посто нного тока напр жением 24в.

Предлагаемое изобретение в сравне5 нии с известным прототипом обладает следующими преимуществами: во-первых , применение микроЭВМ полностью автоматизирует процесс измерени  виброперемещений , что увеличивает произво0 дительность измерений и повышает достоверность получаемых результатов, во- вторых, применение зубчато-реечного меха- низма типа часового индикатора с многооборотной входной осью и большим

5 ходом измерительного стержн  позвол ет с одинаково высокой точностью измер ть как малые, так и большие виброперемещени . Если в прототипе при цене делени  шкалы 0,01 мм можно измер ть амплитуды

0 виброперемещени  до 0,5 мм, то в предлагаемом устройстве при шаге перемещени  измерительного стержн  равном 0,008333...мм можно измер ть амплитуды до 5 мм.

5Фор мула из обретени 

Устройство дл  измерени  виброперемещений , содержащее вибростенд с установленными на нем преобразователем и датчиком, отличающеес  тем, что, с

0 целью повышени  точности измерени  и воспроизведени  закона виброперемещени , оно снабжено последовательно соеди- ненными формирователем импульсов контакта, интегратором пороговым элемен5 том, микроЭВМ, кодово-импульсным преобразователем , блоком питани  шагового двигател  и шаговым двигателем, преобразователь выполнен в виде токопрозод щей- скобы, размещенной одной полкой параллельно подвижной части вибростенда и отделенной от нее изолирующей прокладкой, датчик выполнен в виде размещенных в корпусе измерительного стержн  и зубчато-реечного механизма, рейка которого соединена с измерительным стержнем, корпус размещен между полками токопровод - щей скобы с возможностью осевого перемещени  в направлении, перпендикул рном к полкам токопро вод  щей скобы, и

электрического контакта с ними посредством подпружиненных электрических контактов , размещенных на концах измерительного стержн , вал шагового двигател  жестко соединен с входной осью зубчато-реечного механизма, выходы формировател  импульсов контакта соединены соответственно с то ко про вод   щей скобой и корпусом датчика.

( Начало -3

-/

Обнулвнив регистров R1t RZ,R3

Выдача кода „ Вниз на 1шае

(K2)+t - R2

Ф

Г Исходное положение стержн  - среднее между полкапи скобы

Выдача на шину Иы9од микроэви кодовой комбинации, caamftemciflfy- ннцеи перемещени  измерительного ствржнй 8 сторону нижней полки скобы

4 Подсчет

количесглба шагов

Фиг. 2а

(R3)

Вычисление разности ддих Величин-. Внутр. размера нежду полкани скойы при дым. стенде и/iu свободного пространства при Вмюч. стенде ц длины стержн 

-19А

RR

- 20

Вывод на П9чать (RR)

С Коней j

Г-27- ----, I |-. I

Я-----1

У(КК)-(Х) L. I---

Г

29 - J-- Вы8од на . печать (У)