Устройство для динамических испытаний опор скольжения

(21) (22) (46) (71) мери= поль" ий инсти опорвляетты нияренивозмвой 88.8)свидетельст 6 01 Ь 11/00 видетельство С 01 Ь 7/08 о ССС 1979СССР 1985 ержи4 мем- ненао сое СОЮЗ СОВЕТСКИХОциАлистичеснихРЕСПУБЛИК СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬТИЯРИ ГКНТ СССР Е ИЗОБРЕ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 59204/24-100687(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИНАМИЧ ИСПЫТАНИЙ ОПОР СКОЛЬЖЕНИЯ (57) Изобретение относитс тельной технике и может б зовано для исследования р скольжения. Целью изобрет ся повышение точности изм расширение функциональных тей за счет измерения угл ти вращения, Устройство с лость, выполненную в цапф браной 18, Полость канало1451564 с полостью сильфона 19 и заполнена передающей жидкостью. Сильфон 19 ус- тановлен соосно на торце цапфы 4 и н его дне установлено зеркало 9, имеющее плоскую и коническую часть, на которую нанесен растр в виде частотно-селективных полос. Напротив плоской части установлено неподвижнооское зеркало 10. Свет от источник 1 падает на светоделительную пласт ну 2, делится на два луча один иэ к торых отражается на зеркало 3, кон ческую часть зеркала 9 и попадает ч рез частотно-селективный фильтр 14 н фотоприемники 12 и 13, Второй луч п ает на плоскую часть зеркала 9,1Изобретение относится к измериельной технике и может быть испольовано для исследования работы опор скольжения.5Цель изобретения - повышение точости измерений за счет повышения азрешающей способности устройстварасширение функциональных возможИостей устройства за счет возможности 10 Измерения угловой скорости вращения,На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 - схема оптического взаимодействия плоского дна стакана и зеркала; на фиг.3 - схема прохождения световых лучей между коническими стенками.Устройство содержит источник 1 коллимированного светового излучения с длинами Ъ, и я волн, оптически 20 взаимодействующий с делителем 2 и зеркалом 3, установленным под углом 45 к оси цапфы 4, вращающейся во втулке 5. Преобразователь 6 давления установлен по оси цапфы 4 и содержит 25 корпус 7 и оптический чувствительный к перемещению элемент 8, выполненный в форме стакана с коническими боковыми стенками, угол наклона которых к оси равен 45 , и плоским дном, по верхность 9 которого выполнена зеркальной,и оптически взаимодействует с источником 1 света, плоским зеркалом 10, установленным параллельно зеркало 10 и опять на плоскую частьзеркала 9, после чего попадает на фотоприемник 11, При вращении цапфы 4во втулке 5 изменяется давление, действующее на мемррану 18, которое приводит к осевому перемещению зеркала 9 и к смещению луча, падающего нафотоприемник 11, причем биение цапфыне оказывает влияния на результат.На фотоприемник 12 поступает излучение в виде последовательности импульсов, частота следования которых характеризует скорость вращения. На фотоприемник 13 падает луч, характезирующий величину и направление биения цапфы, 3 ил. ей на расстоянии Ь, и. позиционно-чувствительным фотоприемником 11 фотоэлектрического преобразователя, выполненного .в виде блока, состоящего из трех фотоприемников, в который, кроме фотоприемника 11, также входят фотоприемники 12 и 13 (один из которых, например 13, является четырех- координатным), которые оптически взаимодействуют с частотно-сепективным фильтром 14, выполненным в виде прозрачной пластины, на которую нанесено частотно-селективное покрытие, пропускающее световое излучение с длиной волны, равной Я и отражающее излучение с длиной волны, равнойПри этом пластина Фильтра 14 установлена таким. образом, что световое излучение с длиной волны, равной 3 проходит на. Фотоприемник 13, а отраженное световое излучение поступает на фотоприемник 12. Частотно-селективный фильтр 14 оптически взаимодействует с коническими стенками элемента 8, на отражающую поверхность которых нанесен растр в виде равномерно расположенных по окружности частотно-селективных полос 15, выполненных путем нанесения на коническую поверхность частотно-селективных слоев, отражающих излучение только длины волны, равных , , при этом под слоя" ми поверхность конических стенок вы 1451564полнена светопоглощающей. Внутренняя полость преобразователя 6 давления заполнена жидкостью 16 и через систе- му каналов 17 в корпусе цапфы 4 гид 5 равлически связана с диафрагмой 18, установленной эаподлицо с внешней поверхностью цапфы. Герметичность преобразователя 6 и воэможность перемещения элемента 8 осуществляют путем связи его с корпусом 7 упругой связью 19, например сильфоном. Фотоприемники 11-13 электрически связаны с блоком 20 регистрации.Устройство работает следующим образом. 55 При вращении цапфы 4 во втулке 5 происходит изменение давления, действующего на диафрагму 18, которая, прогибаясь, создает давление в жидкости 16, которое через каналы 17 передается к преобразователю 6 давления, в результате чего чувствительный элемент 8 перемещается в корпусе 25 7 вдоль оси, растягивая упругую связь (сильфон) 19, и изменяя зазор Ь между поверхностью 9 и плоским зеркалом 10 (фиг.2), Падающий на .делитель 2 луч света от источника 1 делится на два луча, один из котррых под углом Ы, падает на поверхность 9, а другой, после отражения от зеркала 3, падает на коническую поверхность элемента 8, дважды отражается35 от нее и поступает на частотно-селективный фильтр 14, При этом луч, падающий на поверхность 9, претерпевает многократное отражение между ней и плоским зеркалом 10, пока при пос О леднем отражении от поверхности 9 не попадет на фотоприемник 11. При изменении давления в полости преобразователя 6 происходит смещение элемента 8 вдоль оси на величину Ь, зависящую от давления, что приводит к изменению зазора Ь между поверхностью 9 и зеркалом 10, в результате чего световой луч, падающий на фото- приемник 11 смещается относительно предыдущего положения на величину 1 (фиг,2), Иэ геометрических соотноЬ шений (фиг,2) видно, что Г = , И,зхпК где И - число отражений светового луча от поверхности 9, причем при постоянных размерах зеркала 10 угол Ы, зависит только от М, которое можно менять, изменяя величину зазора Ь,при этом появляется возможность регулировать как чувствительность устройства к изменению давления, так идиапазон изм рения. Вследствие того,что изменение положения луча относительно фотоприемника 11 происходиттолько при осевом смещении элемента 8,то такие факторы, как биение цапфы 4,эксцентриситет установки и несоосность преобразователя 6 и цапфы 4не оказывают влияние на точность измерений давления. Кроме давления устройство дает возможность одновременно измерять скорость вращения цапфы 4, направление и величину ее радиального биения. Это осуществляется следующим образом. Луч А (фиг.З) отражается от зеркала 3 и параллельно оси цапфы 4 падает на коническую .поверхность элемента 8, дважды отражается от нее и направляется в обратном направлении (луч(А ), параллельно падающему, Так как на коническую поверхность элемента 8 нанесен растр в виде равномерно расположенных по окружности частотноселективных полос 15, то.при вращении цапфы 4 луч А, содержащий излучение с длинами волн, равными Э, ипоочередно отражается то от зеркального покрытия конической поверхности, то от частотно-селективного покрытия, . которое отражает только часть луча А, содержащую излучение с длиной волкы, равной Я,. Луч А поступает на частотно-селективный фильтр 14, который пропускает на четырехкоординатный фотоприемник 13 излучение с длиной волны, равной 3 и отражает на фотоприемник 12 излучение с длиной волны, равной 3.Вследствие того, что в луче А излучение с такой длиной волны присутствует тс лько при отражении луча А от. зеркальных участков конической поверхности, то при вращении цапфы 4 на фотоприемник 12 будет поступать излучение в виде последовательности световых импульсов, частота следования которых характеризует скорость3вращения. Часть луча А , проходящая на фотоприемник 13, не зависит от скорости вращения, так как содержит только свет с длиной волны, равнойкоторый отражается как от частотно-селективных полос 15, так и от остальной зеркальной поверхности ко5 1451564 йуса, но зато его положение относи- з кало по глом 45 к ельно центра фотоприемника 13 будет оси цапфы, источник света и фотоэлекменяться в зависимости от направле- трический прео р , ре ки п еоб аэователь при этом ия и амплитуды биений цапфы 4. Если полость, вьполненная в цапфе, эапол исходном положении фотоприемник 13 вена жидкостью и снабжена каналом, установлен так, что луч А попадает о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сего центр, то при появлении биения, целью повышения точности и расширенапример, с амплитудой Я (Фиг.3), ния функциональных ;возможностей, уч А сместится на величияу, равную 1 О оно снабжено неподвижным плоским зер" Б, в положение В, а Фотоприемник 13 калом и частотно-селективным фильтыра отает. электриче к ыработает. электрический сигнал, ха- ром, а оптический чувствительный к актеризующий величину и направление перемещению элемент выполнен в видестакана с конической стенкой, внутмплитуды биения повышается точность 1 Б ренняя поверхность которой вместе сплоским дном стакана выполнена зерЭлектрические сигналы с фотопри- кальной, причем на зеркальной помников 11-13 поступают в блок 20 верхности конической :стенки стакана егистрации, где преобразуются в не- нанесен растр в виде равноиерно рас" бходимую Форму, удобную для изуче 2 О положенных по окружности частотноселективных полос, согласованных по ия.диапазону волн:пропускания с частота и э о б р е т е н и я но-селективным фильтром, при этом о р м у л а идно стакана размещено на дне сильфоустройство для динамических испы 2 Б на, полость которого соединена с катаний опор скольжения, содержащее по налом и заполнена жидкостью, плоскоеость, выполненную в цапфе и закры- зеркало размещено напротив и паралтую мембраной, установленной на ци- лелька дну. стакана, а фотоэлектри" линдрическои по поверхности цапфы опти- .ческий преобразователь выполнен в виЭческий чувствительный к перемещению Эо де блока, состоящего из трех фотоприэлемент с зеркальной поверхностью и емников, один из которых оптическиФ мещенные соосно в торце . связан с плоским дном стакана, а вто,сильфон, раз цапфы по ее оси,си при этом напротив рой и.третий через. частотно-селективчувствительного к перемещению эле- ный фильтр - с конической стенкой мента установлены светоделительная стака35 .