Устройство для измерения виброперемещений

(19 01 В 7/28 НТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ нный институт им. ин СР(72) В. П. Наумов и Р. Х. Бикмуллф 6) Авторское свидетельство СС1 Ф 947627, кл. 6 01 В 7/28, 1979.Авторское свидетельство СССР М 1265489, кл. 0 01 Н 11/02, 1982,Стационарное виброкалибровочное образцовое устройство СО В КУ. Тех ническое описание и инструкция по эксплуатации.(прототип).(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВИБРОПЕРЕМЕЩЕНИЙ(57) Изобретение относится к виброизмерительной технике и может быть использовано для измерения виброперемещений как в виброкалибровочных устройствах, так и при испытаниях конструкций и их элементов на моногармоническую вибрацию. Устройство позволяет повысить точность измерений, а 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-реечный механизм 6, служащий для преобразования углового перемещения оси шагового двигателя 16 в линейные перемещения стержня, Корпус 10 датчика установлен на неподвижной части вибростенда 3 и входит внутрь скобы 1 с тем, чтобы стержень 8, линейно перемещаясь, контактировал с полками скобы 1, Управление работой шагового двигателя 16 и подсчетом шагов перемещения его вала через кодово-импульсный преобразователь 14 и блок 15 питания осуществляет микро-ЭВМ 13, принимающая командные сигналы через интегратор 11 и пороговый элемент 12 от формирователя 10 импульсов контакта, вход которого электри-. чески соединен со скобой 1 и корпусом 10 датчика. 2 ил.Изобретение относится к виброизмерительной технике и может быть использовано для измерения виброперемещений как в виброкалибровочных устройствах; так и при испытаниях конструкций и деталей на моно- гармоническую вибрацию в машиностроении, самолетостроении, приборостроении.Целью изобретения является повышение точности измерений,Сущность изобретения поясняется схемой на фиг. 1; на фиг. 2 а, б, в приведен алгоритм работы устройства,Устройство содержит скобу 1, выполненную из токопроводящего материала, установленную на подвижной части 2 вибростенда 3 через изолирующую прокладку 4 рядом с испытываемым обьектом 5 или калибруемым вибродатциком), зубчатореечный механизм заклочен в корпус 6, преобразующий угловые перемещения входной оси 7 в линейные перемещения измерительного стержня 8, имеющего на концах подпружиненные контакты 9, электрически связанные с корпусом механизма, Корпус механизма, при этом жестко связан с неподвижной частью вибростенда 3 и установлен так, цтобы измерительный стержень 8 находился в пространстве между полками скобы 1 и геометрическая ось его,была перпендикулярна поверхностям полок. Крг ме того, в устройство входят формирователь 10 импульсов контакта, вход которого соединен со скобой 1 и корпусом зуг.:цзто-реечного механизма 6, вырабатывающий электрический сигнал в момент касания подпружиненных контактов поверхностей полок скобы, интегратор 11, вход которого подключен к выходу формирователя импульсов контакта, пороговый элемент 12, вход которого соединен с выходом интегратора, микро-ЗВМ 13, на шину ввода которой подключен выход порогового элемента 12, кодово-импульсный преобразователь 14, вход которого соединен с шиной вывода,Устройство работает следующим образом.Перед началом испытаний производится измерение разности двух величин- внутреннего размера между полками скобы и длины измерительного стержня 8 между внешними поверхностями контактов 9. Измерение производится в автоматическом режиме при неработающем стенде.В процессе измерения микро-ЭВМ 13 вырабатывает кодовые сигналы определенной тактовой последовательности, которые преобразуются кодово-импульсным преобразователем 14 в управляющие импульсы, воздействующие на токовые ключи блока питания 15, Колицество токовых ключей равно числу обмоток шагового двигателя 16,Количество разрядов кодовой посылки также соответствует этому числу,5 В соответствии с значением кодовой посылки одного такта, открываются соответствующие токовые ключи и по обмоткамшагового двигателя, включенным последовательно с токовыми ключами и источником10 питания, начинает протекать ток. При этомвал двигателя поворачивается на один угловой шаг, При следующем такте кодовой посылки вал двигателя поворачивается еще наодин угловой шаг и т,д, Скорость и направ 15 ление дискретного углового перемещениявала шагового двигателя зависит от значе-.ния кода посылки и частоты тактовой после, довательности посылок, определяемыхпрограммой микро-ЗВМ, Вместе с валом20 двигателя дискретно поворачивается и жестко связанная с ним входная ось 7 эубчатореечного механизма 6. Зубчато-реечныймеханизм преобразует угловое перемещение входной оси в линейное перемещение25 измерительного стержня 8. Допустим, отмикро-ЭВМ задана последовательность кодовых сигналов, соответствующая перемещению измерительного стержня вниз, Вмомент касания нижнего контакта 9 с ниж 30 ней полкой скобы 1 замкнется входная цепьформирователя импульсов контакта 10,Злектрицеский сигнал, пройдя интегратор.11 и пороговый элемент 12, Будет принятмикро-ЗВМ 13, которая прекратит выдавать35 кодовые сигналы первоначального значения и начнет вырабатывать кодовые сигьалы соответствующие перемещениюизмерительного стержня вверх по чертежу.При этом программно начнется счет шагов40 углового перемещения вала шагового двигателя, соответственно, шагов линейногоперемещения измерительного стержня, Вмомент касания верхнего по чертежу контакта 9 с верхней полкой скобы 1, сработает45 схема Формирователя импульсов контакта,микро-ЭВМ прекратит счет шагов перемещения и выдаст на вход кодово-импульсного преобразователя кодовуюпоследовательность на перемещение изме 50 рительного стержня в среднее положениемежду полками скобы,Подсчитанное количество шагов линейного перемещения измерительного стержня 8 будет соответствовать искомой55 разности. Указанную операцию проводятнесколько раз с целью статической обработки,получаемых результатов,После включения вибростенда 3 такжепроизводится измерение вышеуказаннойразноси в аналогицном порядке, но с учетом того, что размер свободного пространства между двумя движущимися полкамискобы, в котором перемещается измерительный стержень 8, будет меньше первоначального на размах виброперемещения, 5При этом касание контактов 9 поверхностейполок скобы 1 будет периодическим, с час-,тотой равной частоте вибропроцесса. Продолжительность контактирования прикаждом касании будет зависеть от степени 10приближения измерительного стержня 8 кповерхности полки и частоты вибропроцесса, Формирователь 10 импульсов контактаиз контактных электрических сигналовсформирует импульсы соответствующей 15длительности и стабильности следования.Интегратор 11 преобразует последовательность импульсовв сигнал постоянногоуровня, который сравнивается в пороговомэлементе 12 с заранее определенным значением, При равенстве измеренного уровняинтегрированных импульсов и эталонногозначения на выходе порогового устройствапоявится сигнал, воспринимаемый микроЭВМ 13 как команду на останов шагового 25двигателя 16 или перемещение его вала впротивоположном направлении.Разность отсчетов в двух случаях измерения (при включенном и выключенном виб-.ростенде) определит величину искомого 30размаха виброперемещения,В устройстве скоба 1 выполнена из дюралюминия Д 16 Т, к внутренним поверхностям полок которой прикреплены стальныеполированные пластинки, обеспечивающие 35необходимые. поверхностные прочность истабильность электрических свойств полок,Изолирующая прокладка 4 изготовлена изстеклотекстолита. В .качестве зубчато-реечного механизма 6 применен индикатор часового типа ИЧс измерительнымдиапазоном 0-10 мм и ценой деления шкалы 0,01 мм, В устройстве использован шаговый двигатель 16 типа ШД-ЗОО/ЗОО-Л, валкоторого жестко связан с осью стрелки часового индикатора, Угловой шаг вала -З,следовательно один полный оборот вал совершает за 120 шагов, Стрелки часового индикатор за 1 полный оборот проходит 100делений шкалы, что соответствует 1 мм перемещения измерительного стержня. Исходя из вышесказанного следует, что за 1 шагуглового перемещения вала измерительныйстержень перемещается на величину0,008333,мм. Эту величину можно принять 55за цену деления предлагаемого устройства,При этом размах измеряемых виброперемещений может бытьдо 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 стеркня 8 часового индикатора выполнены подпружиненными во избежание жесткого их касания с поверхностями полок скобы, Формирователь 10 импульсов контакта выполнен по известной схеме на микросхемах серии К 176(см, ж. Радио. К. 3, 1989 г. с. 30), интегратор 11 выполнен в виде - цепочки, пороговый элемент собран на микросхеме К 554 САЗА. В качестве микроЭВМ 13 использован комплекс ДВКс внешним интерфейсом И, Кодово-импульсный преобразователь 14 играет роль согласующего звена между микро-ЭВМ 13 и токовыми ключами блока 15 питания и выполнен на микросхемах серии К 176, Токовые ключи собраны на транзисторах КТ 603 Б и КТБ по известной схеме (см, ж, Радио М 4, 1977, с. 32 э. Источник питания - источник постоянного тока напряжением 24 в.Предлагаемое изобретение в сравнении с известным прототипом обладает следующими преимуществами: во-первых, применение микроЭВМ полностью автоматизирует процесс измерения виброперемещений, что увеличивает производительность измерений и повышает достоверность получаемых результатов, вовторых, применение зубчато-реечного механизма типа часового индикатора с многооборотной входной осью и большим ходом измерительного стержня позволяет с одинаково высокой точностью измерять как малые, так и большие виброперемещения.Если в прототипе при цене деления шкалы 0,01 мм можно измерять амплитуды виброперемещения до 0,5 мм, то в предлагаемом устройстве при шаге перемещения измерительного стержня равном 0,008333 мм можно измерять амплитуды до 5 мм.Формула изобретенияУстройство для измерения виброперемещений, содержащее вибростенд с установленными на негл преобразователем и датчиком, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и воспроизведения закона виброперемещения, оно снабжено последовательно соединенными формирователем импульсов контакта, интегратором, пороговым элементом, микроЭВМ, кодово-импульсным преобразователем, блоком питания шагового двигателя и шаговым двигателем, преобразователь выполнен в виде токопроводящей скобы, размещенной одной полкой параллельно подвижной части вибростенда и от1809295 исипнпе пплпжинце апержиясреднее одежду твквяц скауты Йгйва ка шону 0 нЫ нцкрпЗВ 11кпдпЫ кпаЬнаицц, сппщ 3 ещсаВуюшец аутещенцю цзпершпельнаеопожня Ю сщпрпну ицжней палки ск налип нцкрп 386 трще ддпд оксацои нстнва спприкпснп 8 кпбпц, карпктрцгуюшегпся пп игнала надтс 9 ю трпгпдпгп у еретд к началу цпнеренцд дляЯка сп дленипнсарпдоода Зодпнце кпличесаба прохожденийспиржнею ппсщрансщда нейдупплкциц скпй 3 оал ароцгд шагИ ап ерш ддвген ПЮуея кплцчесждп шогпд иг, Ра деленной от нее изолирующей прокладкой, датчик выполнен в виде размещенных в корпусе измерительного стержня и зубчато-реечного механизма, .рейка которого соединена с измерительным стержнем, кор пус размещен между полками токопроводящей скобы с возможностью осевого перемещения в направлении, перпендикулярном к полкам токопроводящей скобы, и электрического контакта с ними посредством подпружиненных электрических контактов, размещенных на концах измерительного стержня, вал шагового двигателя жестко соединен с входной осью зубчато-реечного механизма, выходы формирователя импульсов контакта соединены соответственно с токопроводящей скобой и корпусом датчика. цзиеренцц. блпки ЕЬа ьап кплццесв 8 а удигааелР лрц д 8 цжпнцц Я дйерк, Айчи Юсб лри ц стержня Ювп1809295 Вцццсиенце рпзности двух аепочин:анувр. ратас юемаи мтаии скпвюрц 6 ьиа стенае циц .Юоаауном иреспьронстаа иРц бкиац, стенде и длиныСщЕржня Составитель К,Тавли Техред М,Моргентал игин ректор Н.Корольедакт Тираж Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Заказ 1279 ВНИИПИ Го Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина. У = -13 гю --ыЫ на йеиалч Я