SU783576A1 - Способ измерени кинематической погрешности зубчатых передач - Google Patents

Description

Изобретение относится к измерительной технике в машиностроении, а именно к электронным средствам для измерения кинематической погрешности зубчатых колес и передач.

Известен способ измерения кинематической погрешности зубчатых колес и передач, основан- ⁵ ный на том, что о кинематической погрешности судят по рассогласованию сигналов, соответствующих углам поворота начального и конечного звеньев передач (1].

Однако известный способ не обеспечивает ¹⁰ точного измерения высокочастотных составляющих кинематической погрешности.

Наиболее близок по технической сущности и достигаемому результату к изобретению елособ измерения кинематической погрешности зубчатых передач, заключающийся в том, что углы поворота начального и конечного звеньев передачи преобразуют в два сигнала в виде последовательностей прямоугольных широтно-MO- jQ дулированных импульсов, сравнивают их по фазе, регистрируют сигнал, пропорциональный разности фаз, по которому судят о кинематической погрешности, и из ревультирующего сигна2 ла выделяют путем фильтрации сигнал, соответствующий высокочастотной составляющей кинематической погрешности, изменяя при этом полярность одной иэ последовательностей прямоугольных импульсов, заполняя интервалы между прямоугольными импульсами обеих последовательностей высокочастотными импульсами, частоту следования которых выбирают значительно большей частоты следования прямоугольных импульсов и верхней частоты полосы пропускания регистрирующего .блока, суммируя разнополярные последовательности импульсов и регистрируя сигналы, пропорциональные результатам суммирования [2].

Недостатком этого способа является ограниченная чувствительность и информативность измерения, вызванная тем, что сравниваемые по > фазе сигналы соответствуют всей величине кинематической погрешности.

Цель изобретения — повышение чувствительности и информативности измерения.

Это достигается тем, что перед сравнением сигналов по фазе периодически смегцайт фазу сигнала, соответствующего углу поворота На чального звена передачи, до совпадения с фазой сигнала, соответствующего углу поворота ее конечного звена, а частоту смещения фаз сигналов выбирают удвоенной по отношению к частоте высокочастотной составляющей кинематической погрешности.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг, 2 — блок-схема узла смещения фазы сигнала, соответствующего углу поворота Начального звена, с частью элементов блок-схемы на фиг. 1; на фиг. 3 - структурная схема импульсной системы, в которой осуществляется смещение фазы сигнала, соответствующего углу поворота начального звена; на фиг. 4 амплитудно-частотная характеристика передаточной функции при процессе смещения фазы с удвоенной частотой.

Начальное звено 1 измеряемой передачи (в данном примере выполнения — ведущее колесо с числом зубьев Zj) и ее конечное звено 2 (в данном примере выполнения — ведомое колесо с числом зубьев Z₂) соосио соединены соответственно с преобразователями 3 и 4 углов поворота в последовательность прямоугольных широтно-модулированных импульсов.

Умножитель 5 предназначен для умножения числа импульсов преобразователя 3 на Z,, а делитель 6 предназначен .для деления числа импульсов этого же преобразователя 3 на Z₂. Посредством такого умножения и деления производится приравнивание частоты сигнала преобразователя 3 к частоте сигнала преобразователя 4.

Фазометр 7 предназначен для сравнения по фазе выходных сигналов преобразователей 3 и 4. Делители 8 и 9 регистров масштаба предназначены для расширения предела измерения фазометра 7 за счет деления импульсных сигналов, поступающих на вход фазометра 7.

IS

SO

Блок 10 активных фильтров предназначен .эля экспресс-анализа гармонического состава «^меряемой кинематической погрешности.

Самописец 11 предназначен для регистрации выходного сигнала блока 10. Делитель 12 предназначен для выработки на его выходе серии импульсов, частота которых удвоена по отношению к частоте выделяемой высокочастотной составляющей кинематической погрешности.

Триггер 13 предназначен для управления ключом 14, установленным в цепи умножитель 5 - делитель 6. Блок 15 задержки предназначен для установки делителя 6 в нуль.

Блок 16 задержки, включенный последовательно с триггером (на чертеже не показан), предназначен для управления одним из входов элемента И 17, второй вход которого связан с преобразователем 4.

5S ^,гг

Устройство содержит также формирователь 18, элемент ИЛИ 19, блок 20 задержки и узел 21 смещения фазы.

Узел 21 содержит (фиг. 2) фазометр 22, делитель 23, формирователь 24 с кнопкой 25, триггер 26. блоки 27, 28, 29 рователь 30 с кнопкой 31, меш ИЛИ 33,

С блоком 28 задержки

Устройство может быть задержки, формиэлемент И 32_? элесвязан ключ 34. снабжено еще одним умножителем 3S (изображен пунктиром на фиг. 1), установленным параллельно умножителю 5. Он требуется в случае, когда необходимо выделить циклическую погрешность, на кратную и не равную зубцовой, появление которой может быть связано с кинематической целью станка, на котором обрабатывались зубчатые колеса измеряемой передачи. В этом случае сигнал с'·умножителя 5 на ключ 34 не поступает.

Работа устройства.

Углы поворота начального и конечного звеньев 1 - к 2 преобразуют при помощи преобразователей 3 и 4 в два электрических сигнала, каждый из которых представляет собой последовательность прямоугольных широтно*модулированных импульсов. С преобразователя 3 сигнал поступает на умножитель 5 и делитель 6, а затем сигналы с обоих преобразователей поступают на фазометр 7, по выходному результирующему сигналу которого, пропорциональному разности фаз сигналов преобразователей 3 и 4, можно судить о кинематической погрешности измеряемой передачи. Из этого результирующего сигнала при помощи блока 10 активных фильтров выделяют сигнал соответствующий высокочастотной составляющей кинематической погрешности и записывают его на самописце 1! .·' соответствии с описываемым способом необходимо с частотой, удвоенной по отношению к частоте высокочастотной составляющей кинематической погрешности, прекращать измерение и начинать его с нуля Для этого с умножителя 5 сигнал поступает на делитель 12, триггер 13 поего, через делитель 6 разорвет цепь выходной «ш которого через ступает на ключ 14 и закрывает блок 15 задержки устанавливает з нуль, после того как ключ 14 умножителя 5 - делитель 6, а 'затем поступает яа первый вход триггера блока 16 задержки и вырабатывает на его выходе разрешающий потенциал, поступающий на первый вход элемента И 17, который срабатывает тогда, когда на второй его вход поступит сигнал с преобразователя 4,

Выходной сигнал элемента И 17 через триггер 13 поступает на ключ 14 и открывает его, а через формирователь 18, формирующий от отрицательного перепада потенциала на выходе триггера 13 s момент открывания ключа 14 короткий импульс, одновременно поступает на вход элемента ИЛИ 19.

Таким образом, осуществляется начало следующего отсчета с нулевой разности фаз между сигналами с преобразователей 3 и 4. Одновре- 5 менно сигнал с выхода элемента И 17 через блок 20 задержки поступает на второй вход триггера блока 16 задержки и вырабатывает на его выходе запрещающий потенциал, который устанавливается на первом входе элемента ,0 ,И 17’после того, как элемент И 17 сработал и от его выходного сигнала открылся ключ 14.

Работа узла 21 осуществляется следующим образом.

На делителе 23 (фиг. 2) устанавливается 15 необходимое число делений, которое легко подсчитать, зная цену каждого импульса на выхо-. де умножителя 5 в угловой мере и необходимую величину фазового сдвига по фазометру 22. После этого нажимают кнопку 31 и при помощи jq формирователя 30 устанавливают триггер 26 в исходное состояние. Затем нажимают кнопку 25 формирователя 24, предназначенного для выработки команды на осуществление операции смещения фазы, При этом делитель 23, предназна- 35 ченный для смещения фазы на необходимую величину, установится в нуль (на чертеже эта связь не показана), на первый вход элемента И 32 поступит разрешающий потенциал, а на второй его вход — сигнал с выхода делителя 23, после того как начальное звено 1 повернется на угол, соответствующий необходимому сдвигу фазы сигнала момента совмещения фаз. Элемент И 32 сработает, опрокинет триггер 26, сигнал которого закроет ключ 34 через & блок 28 задержки на время, пока от его же сигнала установится в нуль делитель 12 через блок 29. От этого же сигнала триггера 26 установится в исходное состояние формирователь 24 через блок 27 и таким образом снимет разрешающий потенциал со входа элемента И 32 и через элемент ИЛИ 33 триггер 26 установится в исходное состояние.

В результате проведенной операции делитель 12 начнет работать - считать с нуля импульсы от умножителя 5 через промежуток времени, соответствующий необходимому сдвигу фаз. Результат можно проверить по фазометру 22.

Описанную операцию смещения фазы одного из сравниваемых сигналов относительно другого с удвоенной частотой по сравнению с частотой выделяемого сигнала можно представить как прохождение сигнала кинематической погрешности через структурную схему, представленную на фиг. 3, _5S

Передаточная функция этой структурной схемы при использовании дискретного преобразования Лапласа имеет вид:

F* (р) = 1 - Г^рТе, где Т — период выделяемой высокочастотной составляющей кинематической погрешности;

р, £ - параметры дискретного преобразования Лапласа

Амплитудно-частотная характеристика этой передаточной функции будет равна /F* (jfi) / = /sin^/

Из графического изображения этой характеристики (фиг. 4) видно, что, с одной стороны, подавляется значительная часть низкочастотной составляющей кинематической погрешности, благодаря чему сравниваемые сигналы можно ре гистрировать на более чувствительном пределе измерения и одновременно увеличивать их информативность, а с другой стороны, максимальная чувствительность при измерении будет на частоте, равной 4/2Т

Таким образом, описанный способ позволяет повысить чувствительность и информативност* измерения.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к измерительной технике в машиностроении, а именно к злектронным средствам дл  измерени  кинематической .погрешности зубчатых колес и передач. Известен способ измерени  кинематической погрешности зубчатых колес и передач, основан ный на о кинематической погрешности суд т по рассогласованию сигналов, соответ тву ющих углам поворота начального и звеньев передач 1. Однако известный способ не обеспечивает точного измерени  высокочастотных составл ющих кинематической погрешности. Наиболее близок по технической сущности и достигаемому результату к изобретению способ измерени  кинематической погрешности зубчатых передач, заключающийс  в том, чта углы поворота начального и конечного звеньев передачи преобразуют в два сигнала в виде последовательностей пр моугольных широтно-модулированных импульсов, сравнивают их по фв эе, регистрируют сигнал, пропорцконалы1ый разности фаз, по которому суд т о кинематической погреишости, и из результирующего снгшла выдел ют путем фильтрации сигнал, соответствующий высокочастотной составл ющей кинематической погрешности, ;измен   прт зтом ю п рность одной из последовательностей Пр моугольных импульсов, заполн   ннтервалы между пр моугольнымн импульсами обеих последовательностей высокочастотными импульсами, частоту следовани  которых вы&1рают значительно большей частоты следовани  пр моугольных импульсов и верхней частоты полосы 1фопускани  регистрирующего .блока, суммиру  разнопол рные последовательности импульсов н регистриру  сигналы, пропорциональные результатам суммировани  2. Недостатком этого способа  вп пс  огршиченна  чувствительность и информативность измерени , вызванна  тем, -qrro сравниваемые по фазе (жгналы соответствуют всей величине кинематической погрешности. Цель изобретени  - повышение чувствительности в информативности измерени . Это достигаетс  тем, что перед сравнением сигналов по фазе периодически смещай)Т фазу сигнала, соответствующего углу поворота йа37 чального звена передачи, до совпадени  с фазой сигнала, соответствующего углу поворота ее конечного звена, а частоту смещени  фаз сигналов выбирают удвоенной по отношению к час тоге высокочастотной составл ющей кинемз,тической погрешности. На фиг. 1 изображена &IOK-схема устройства; на фиг, 2 блок-схема узла смещени  фазы сигнала, соответствующего углу поворота Начального звена, с частью злементов блок-схемы на фиг. 1; на фиг. 3 - структурна  схема импульсной системы, в которой осуществл етс  смещение фазы сигнала, соответствующего углу поворота начального звена; на фиг. 4 амплитудно-частотна  характеристика передатоЧ ной функции при процессе смещени  фазы с удвоенной частотой. Начальное звено 1 измер емой передачи (в данном примере выполнени  - ведущее колесо с числом зубьев Zi) и ее конечное звено 2 (в данном примере выполнени  - ведомое колесо с числом зубьев Zj) соосио соеди нены соответственно с преобразовател лад 3 и углов поворота в последовательность пр моуго ных широтно-модулированных импульсов, Умножитель 5 предназначен дл  умножени  числа импульсов преобразовател  3 на Z i, а делитель 6. предназначен .дл  делени  числа км пульсов этого же преобразовател  3 на Zj. По средством такого умножени  и делени  прои: водитс  приравнивание частоты сигнала преобразовател  3 к частоте сигнала преобразовател  4. Фазометр 7 предназначен дл  сравнета  по фазе выходных сигналов преобразователей 3 и 4, Делители 8 и 9 регастроа масштаба предназначены дл  расщирени  предела измерени  зометра 7 за счет делени  импульсных сигнало поступающих на вход фазометра 7. Блок 10 активных фильтров преднажшчек лл  экспресс-анализа гармонического состава « мер емой кинематической погрепшосш. Самописец 11 предназначен дл  регистрацж выходного сигнала блока 10. Дез1итель 12 пред назначен дл  выработки на его выходе серии 1мпульсов, частота которых удвоена по отношению к частоте зьщел емой высокочастотной составл ющей кинематической погрешности. Триггер 13 предназначен дл  управлени  ключом 14, установленным в цепи умножитель 5 - делитель 6. Блок 15 задержки предназшчен дл  установки делител  6 в , Блок 16 задержки, зключзнный последовательно с триггером (на чертеже не аоказан), предназначен дл  управлени  одним из входов элемента И 17, второй вход которого св зан с преобразователем 4, Устройство Содержит также формирователь 18, элемент ИЛИ 19, блок 20 задержки и узел 21 смещени  фазы. Узел 21 содержит (фиг, 2) фазометр 22, делитель 23, фор жрователь 24 с кнопкой 25, триггер 26. блоки 27, 28, 29 задержки, формирователь 30 с кногасой 31, элемент И 32 элемеш ИЛИ 33, С блоком 28 задержки св зан ключ 34, Устройство может снабжено еще одним умножителем 3S (изображен пунктиром на фиг. 1), установленным параллельно умножителю 5, Оа требуетс  в случае, когда необхогщмо выделить илклическу ю погреашость, на кратную и не равн)ю зубцовой, по вление которой мо;кзт быгь св зано с кинематической цепью станка , на котором обрабатывались зубчатые колеса кзмйрйемой передачи. В этом случае сигнал с умиож-лел  5 на ключ 34 не поступает. Работа устройстза. Угль поворота начального и конечного зненьев 1 к 2 преобразуют при помощи преобразователей 3 и 4 в Дин электрических сигнала, ка;кдый из котсрь Х представл ет собой последовательность пр моугольных иифотко-модулизованнььх импульсов, С преобразовател  3 сиг-нал поступает на умножите/.ь 5 и делитель 6, а затем сигналь с обоих преобразователей поступают ка фазометр 7, по выходаому результирующему сигналу которого, пролоризиональному раэкссж 4-3 сигналов П| ;обргзовагелей 3 и 4, мо5К1 о судить О кинематичесгсой погрешности изкер емсй передачи. Из этого результирующего cwrHajta при помощи блоке, 10 активных фильтров выдел ют Ш4кал соответствующий высокочастотной составл ющей кинематической погрешности и записывают его на самописце 11. 3 соогветствии с описьшаемым способом необхо.п мо с частотой, удвоенной по отнощекию к частоте высокочастотной составл ющей кинематической погрешности, прекращать измерение и начинать его с нул  Дл  этого с умножител  5 сигнал поступает на делитель 12, выходной сигнаи котор го через триггер 13 поcijiiaeT на ключ 14 и закрывает его, через«, блок 15 задержки устанавливает делитель 6 3 нуль, после того как .ключ 14 разорвет цепь умножител  5 - делитель 6, а затем поступает ш первый вход триггера блока 16 задержки и зырабатьтает аа его вьхходе разрешающий потенциал , гюст Т1ающий на вход элемента И 17, который срабатывает тогдд, когда на второй его вход поступит сигнал с преобразова .тел  4, Внход ой С11гнал элемента И 17 через Т|шггер 13 йсступает на ключ 14 н открывает его, а через форл-шрователь 18, формируюиснн от отрицательного перепада потенциала на выходе триггера 13 в MofvffiHi открызанн  ключа 14 57 короткий импульс, одновременно поступает на вход элемента ИЛИ 19. Таким образом, осуществл етс  начало еледующего отсчета с нулевой разности фаз между сигналами с преобразователей 3 и 4. Одновременно сигнал с выхода злемента И 17 через блок 20 задержки поступает на второй вход триггера блока 16 задержки и вырабатывает на .его выходе запрещающий потенциал, который устанавливаетс  на первом входе элемента ,И 17после того, как элемент И 17 сработал н от его выходного сигнала открылс  ключ 14. Работа узла 21 осуществл етс  следующим образом. На делителе 23 (фиг. 2) устанавливаетс  необходимое число делений, которое легко подсчитать , зна  цену каждого импульса на выхо-. ре умножител  5 в угловой мере и необходимую величину фазового сдвига по фазометру 2 После этого нажимают кнопку 31 и при помощ формировател  30 устанавливают триггер 26 в исходное состо ние. Затем нажимают кнопку 25 формировател  24, предназначенного дл  выработки команды на осуществление операции сме щени  фазы. При этом делитель 23, предназначенный дл  смещени  фазы на необходимую величину, установитс  в нуль (на чертеже эта св зь не показана), на первый вход злемента И 32 поступит разрешающий потенциал, а на вт рой его вход - сигнал с выхода делител  23, после того как начальное звено 1 повернетс  на угол, соответствующий необходимому сдвигу фазы сигнала момента совмещени  фаз. Элемент И 32 сработает, опрокинет триггер 26, сигнал которого закроет ключ 34 через блок 28 задержки на врем , пока от его же сигнала установитс  в нуль делитель 12 через блок 29. От этого же сигнала триггера 26 установитс  в исходное состо ние формирователь 24 через блок 27 и таким образом снимет разрешающий потенциал со входа элемента И 32 и через зпемент ИЛИ 33 триггер 26 установитс  в исходное состо ние. В результате проведенной операции делитель 12 начнет работать - считать с нул  импульсы от умножител  5 через промежуток времени, соответствующий необходимому сдвигу фаз. Результат можно проверить по фазометру 22. Описанную операцию смещени  фазы одного из сравниваемых сигналов относителино другого с удвоенной частотой по сравнению с частотой выдел емого сигнала можно представить как прохождение сигнала кинематической погрешности через структурную схему, представленную на фиг. 3. Передаточна  функци  зтой структурной схе мы при использовании дискретного преобразовани  Лапласа имеет вид: F (р) 1 - -Р гдеТ - период выдел емой высокочастотной составл ющей кинематической погрешности; Р, - параметры дискретного . зевани  Лапласа Амплитудно-частотна  характеристика зтой передаточной фзт1кции будет равна УР (jfi) / Из графического изображени  этой характеристик (фиг. 4) видно, что, с одной стороны, подавл етс  значительна  часть низкочастотной составл ющей кинематической погрешности, благодар  чему сравниваемые сигналы можно ре гистрировать на более чувствительном пределе измерени  и одновременно увеличивать их информативность , а с другой сторюны, максимальна  чувствительность при измерении будет на частоте, равной-. Таким образом, описанный способ позвол ет повысить чувствительность и информативност измерени . Формула изобретени  Способ измерени  кинематической погрещносги зубчатых передач, заключающийс  в том, что углы поворота начального и конечного звеньев передачи преобразуют в два сигнрла в виде последовательностей пр моугольных широто-модулнрозанных импульсов, сравнивают их по фазе, регистрируют сигнал, пропорциональный разности фаз, по которому суд т о кинематической погрешности, и из результирующего сигнала выдел ют путем фильтрации сигнал, соогаетстзующкй высокочастотной составл ющей кинематической погрещности, о т л и, ч а кхщ и и с   тем, что, с целью повышени  чувствительности и информативности измерени , перед сравнением сигналов по фазе периодически смещают фазу сигнала, соответствующего углу поворота начального звена передачи, до совпадени  с фазой сигнала, соответствующего углу поворота ее конечного звена, а частоту смещени  фаз сигналов выбирают удвоенной по отнощению к частоте высокочастотной составл ющей кинематической погрещности. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Металлорежутдий и контрольно-измерительный инструмент. Сборник НИИМаш, М., 1974, вьш. П, с. 25-29,
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 315908, кл. G 01 В 7/30, 1969 (прототип).

   ifF(jA)l

   /

   процесс