Устройство для измерения износа манжетного уплотнения

72) Авторы изобретеии М.Фоманин и Ю.Б.Ханжонко овочеркасский ордена Трудового Краолитехнический институт им. Серго(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗНО МАНЖЕТНООГО УПЛОТНЕНИЯ2 я повысель дости о снабже ь изобретенизмерения. точ сится к технике исследования тр тв узлов трения Изобретение от экспериментальног ботехнических сво машин и механизмо о аетсяо датчииде тонПоставленная ц тем, что устройст ком износа, выпол устройствоанжетного енным в о покры для измереплотнения,новленный Извести ния износа содержащее в нем с во нане- рично го металлическо вух конкаждый сенного в форрасположенных кромке иэмери корпус, уста можностьи вр 1 й из токоне плотняищеиомпенсаащения вал, проводящегоплотнение с ног изготовлематериалауплотняищивующее с ционного незамкнутых колец, два конца которых соединены перемычкой,измерительное кольцо взаимодействует, с валом, и системой измерения иэ"носа, электрически связанной с перемычкой и двумя другими концами иэмерительного и компенсационного колец.Кроме того, система измерения износа содержит источник постоянного 10стабилизированного тока два нуль.Форгана, источник регулируемого стабилизированного тока, два переменных манжетное у и кромками,заимодеистство обладает те Известное уст едостатком, что очностьи нзмери е может с высокои износ, особенно вного (безостанопытания. Это обусти тем, что изв условиях непр вочного) режима словлено, в частно мерительная систем учесть эфФекты, св а не позволяе анные с.тепловымменением жестрасширениемкости манжева. ел езистора, усилитель, серводв едуктор, источник стабилизир цессе пх раэогре. в н верхностыо вала 1 ). 1 4ого Знамениджойикидэе"903748 ного 0= Л 4+ сй ),Ъ где- ток, протекающий по измери 45тельному кольцу 4.С помощью первого нуль-органа10 постоянно сравниваются напряжения на измерительном 4 и компенсационном 5 кольцах, и путем регулирования выходного тока источника 5011 регулируемого стабилизированного тока автоматически на компенсационном кольце 5 поддерживается такое же напряжение, как и на измерительном кольце 4, т,е. равное 02=1 Й,рО Следовательно, выполняется условие(21 ного напряжения, измерительный прибор, перемычка соединена с корпусомустройства двумя переменными резисторами и источниками постоянного стабилизированного тока и стабилизированного напряжения, конец измерительного кольца подключен к первому нульоргану и источнику постоянного стабилизированного тока, конец компенсационного кольца подключен к первомуОполюсу источника регулируемого стабилизированного тока, вход которого соединен с выходом первого яульоргана, а ко второму полюсу источника регулируемого стабилизированного 15тока подключен первый переменный резистор и первый вход второго нуль-органа, второй вход которого соединенс источником стабилизированного напряжения и вторым переменным резистором, выходное напряжение с которо-го подается на измерительный прибор,а к выходу второго нуль-органа подключен усилитель, связанный электрически с серводвигателем, которыйчерез редуктор кинематически связанс первым и вторым переменными резисторами,В этом устройстве износ измеряется за счет изменения сопротивленияизмерительного кольца датчйса износа, которое изнашивается синхроннос уплотняющей кромкой ианжетного уплотнения, а компенсационное кольцо, служит для устранения ошибок измерения, связанных с разогревом изнашиваемых элементов и, как следствие,изменением сопротивления измерительного кольца.На фиг. 1 изображена принципиальная схема размещения датчика износана уплотняющей кромке манжетногоуплотнения, на фиг. 2 - разрез А-Ана фиг, 1.Устройство состоит из корпуса 1,закрепленного в нем манжетного уплотнения 2 с уплотняющими кромками. Вкорпусе 1 установлен с возможностьювращения вал 3, который выполнен изтоконепроводящего материала, который в процессе испытаний взаимодействует с манжетным уплотнением 2.На уплотняющей кромке манжетного уплотнения 2 расположен датчик износа,состоящий из измерительного 4 и компенсационного 5 незамкнутых колец,соединенных перемычкой б. Перемычка1 б н два других конца 7 и 8 измерительного 4 и компенсационного 5 колец электрически связаны с системой измерения износа, состоящей из источника 9 постоянного стабилизированного тока первого нуль-органа 10, источника 11 регулируемого стабилизированного тока, первого переменного резистора 12, второго нуль- органа 13, усилителя 14, серводвигателя 15, редуктора 16, источника 17 стабилизированного напряжения, второго переменного резистора 8, измерительного прибора 19.Износ манжетного уплотнения измеряется следующим образом.В электрической цепи, составленной из источника 9 постоянного стабилизированного тока и измерительного кольца 4, протекает постоянный стабилизированный ток, значение которого не зависит от сопротивления измерительного кольца 4, равгде =у у , 9 - удельное сопротивлеение материала металлического покрытия кольца при нулевой температуре, д толщина металлического покрытия, Ь в . ширина металлического покрытия, - температурный коэффициент сопротивления металлического покрытия, 1 - длина измерительного кольца 4, С " температура покрытия.Напряжение на измерительном кольце 4 металлического покрытия при этом равно3748 ля 14 и серводвигателя 15, кинематически связанного через редуктор 16 с движком переменного резистора 12.В результате имеем О =04, где О выходное напряжение источника 17стабилизированного напряжения.С учетом (6) Йг="2 О " ")где Й - сопротивление компенсациои"2 оного кольца 5 при нулевои 10температуре.Сопротивление компенсационного кольца 5 зависит только от температуры и не изменяется в результате износа манжетного уплотнения.15Таким образом, подставляя (3) в (2), получим МзЦ =34 1 ЪЙ 2 О 041 а й = - 1 з 332 2 О (сПреобразуем выражение (4) с уче том (1)д - 1+,Н)=З,Р 2 (,И).ЪПоскольку температуры измерительного 4 и компенсационного 5 колец, одинаковы, благодаря наличию масляной ванны вокруг манжетного уплотнения и наличию пеоемычки 6 имеем т.е. значение тока 12 не зависит от температУры.Определенные удобства возникаютО в том случае, если определяемая вели- З 5 чина и измеряющий ее параметр связаны между собой линейной зависимостьюС этой целью последовательно с источником 11 регулируемого стабилизи рованного тока включен переменный резистор 12, тогда напряжение на резис оре 12 равно Оъ = Л где ЙЗ- сопротивление переменного резистора 12.Тогда с учетом (5) 0 =Э ъ9 Йгр 5 90 где- ток источника 1 регулиру 2емого стабилизированноготока,Й - сопротивление компенсационгного кольца 5, которое рав- но Иэ полученного уравнения имеем Таким образом, сопротивление резистора 12 пропорционально ширинеизмерителького кольца 4, уменьшающегося по мере износа кромки манжетного уплотнения 2.Для обеспечения непрерывного измерения износа макетного уплотнения2 на одном валу с переменным резистором 12 имеется переменный резистор18, который полным сопротивлениемподключен к источнику 17 стабилизированного напряжения. Ввиду того,что роторы переменных резисторовсвязаны между собой и поворачиваются на одинаковый угол, выходное напряжение переменного резистора 18пропорционально сопротивлению переменного резистора 12. Поэтому выходное напряжение, подаваемое на измерительный прибор 19, также как и значение Й пропорционально ширине изЭмерительного кольца 4, а следовательно, и величине износа манжетногоуплотнения 2,Предлагаемое устройство позволяет установить связь между износомманжетного уплотнения и его геометрическими характеристиками, в частностиуглами наклона его уплотняющих кромок,н также позволяет с высокой точностью проследить кинетику процессаизнашивания манжетного уплотнения.т.е. напряжение О 3 можно изменять50 путем измекения величины сопротивле- ниЯ К 3.Второй нуль-орган 13 постоянно сравнивает напряжения на переменном резисторе 12 и ма выходе источника55 17 стабилизированного напряжения и поддерживает эти напряжения равными путем изменения величин;,1 сопротивления резистора ЙЗ с помощью усилитеФормула изобретения 1. Устройство для измерения износа манжетного уплотнения, содержащее корпус, установленный в нем с возможностью вращения вал, изготовленный из токонепроводящего материала, манжетное уплотнение с уплотняющими кромками, взаимодействующее с поверхностью вала, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью повыщения точности измерения, оно снабжено датчиком износа, выполненным в виде тонкого металлического покрытия, нанесенного в форме двух концентрично расположенных на каждой уплотняющей кромке измерительного и компенсационного незамкнутых колец, два конца которых соединены перемычкой, измерительное кольцо взаимодействует с валом, и системой измерения износа, электрически связанной с перемычкой и двумя другими концами измерительного и компенсационного колец.2. Устройство по п, 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что система измерения износа содержит источник постоянного стабилизированного тока, два нуль-органа, источник регулируемого стабилизированного тока, два переменных резистора, усилитель, серводвигатель, редуктор, источник стабилизированного напряжения, измерительный прибор, перемычка соединена с корпусом устройства двумя переменными резисторами и источниками постоянного стабилизированного тока и стабилизированного напряжения, конец измерительного кольцаподключен к первому нуль-органу иисточнику постоянного стабилизированного тока, конец компенсационногокольца подключен к первому полюсуисточника регулируемого стабилизи"рованного тока, вход которого соединен с выходом первого нуль-органа,а ко второму полюсу источника регу О лируемого стабилизированного токаподключен первый переменный резистор и первый вход второго нуль-органа, второй вход которого соединенс источником стабилизированного напряжения и вторым переменным резистором, выходное напряжение с которого подается на измерительный прибор,0а к выходу второго нуль-органаподключен усилитель, связанный электрически с серводвигателем которыйчерез редуктор кинематически связанс первым и вторым переменным резисторами. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР9 384059, кл. О 01 М 3/56, 1971