[1]Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения вибрации электроприводов различных приборов, в частности гироскопов, в процессе их сборки, регулировки, испытаний.
[2]Известно устройство для измерения вибраций, содержащее корпус чувствительного элемента с размещенным в нем постоянным магнитом и катушкой с обмотками, и электронный преобразовательный блок. В корпусе чувствительного элемента установлен датчик виброперемещений, объединенный с постоянным магнитом и закрепленный в корпусе чувствительного элемента на центрирующих пружинах с возможностью перемещения относительно оси неподвижной катушки. Датчик виброперемещений выполнен в виде двух обмоток, одна из которых закреплена на постоянном магните между его полюсами и замкнута накоротко, а другая расположена на неподвижной катушке и выполнена в виде двух симметрично расположенных секций, выходы которых введены в электронный преобразователь и включены на вход входного преобразователя, выполняющего преобразование отношения индуктивных сопротивлений секций обмотки в биполярный сигнал напряжения постоянного тока. Его выход соединен с выходом электронного преобразовательного блока и с расположенным в нем резистивным мостом, снабженным терморезистором, конструктивно совмещенным с нагревателем, одна диагональ резистивного моста соединена с выходом входного преобразователя, а другая соединена с входом операционного усилителя. Выход операционного усилителя через сумматор и усилитель тока соединен по цепи главной обратной связи с обмотками катушки. Кроме того, на выход входного преобразователя включена цепь управления резистивным мостом, содержащая усилитель с передаточной функцией апериодического звена, где его выход соединен с входом звена задания зоны нечувствительности. Выход данного звена местной обратной связью соединен с нагревателем терморезистора резистивного моста, образующего динамическое звено регулирования тока и действия электродинамических сил обмоток катушки на компенсацию сил упругости центрирующих пружин подвеса постоянного магнита и обеспечивающего смещение собственной резонансной частоты в рабочем диапазоне чувствительного элемента в область низких частот. Для подготовки и коррекции переходных процессов регулирования выход входного преобразователя параллельно соединен через интегрирующее звено и дифференцирующее звено с входами сумматора.
[3](См. патент РФ №2207522, кл. С01Н 11/02, 2003 г.)
[4]В результате анализа известного устройства необходимо отметить, что оно обеспечивает измерение вибраций только в двух координатах, что снижает точность измерений и ограничивает область применений устройства. Существенным недостатком конструкции является также невозможность разделения угловых и линейных колебаний испытуемого объекта. Кроме того, ручная одноканальная регистрация вибросигналов не позволяет выявлять кратковременные изменения сигналов, что не позволяет выявлять малые дефекты на ранних стадиях.
[5]Техническим результатом настоящего изобретения является разработка измерителя пространственных вибраций для контроля качества сборки широкой гаммы изделий, обеспечивающего высокую точность измерения вибраций, простого и удобного при настройке (перенастройке) на измерение вибраций изделий, имеющих различные габариты.
[6]Указанный технический результат обеспечивается за счет того, что в измерителе пространственных вибраций, содержащем основание, подвесную систему, вибропреобразователи, связанные с электронным преобразовательным блоком, и подвес для установки подлежащего измерениям изделия, новым является то, что подвесная система смонтирована на опорах, установленных на основании и состоит из упругих элементов, выполненных в виде установленных на опоре горизонтально и параллельно друг другу стержней круглого сечения и упругого элемента, выполненного виде плоской пружины с прорезями, прикрепленной к концам стержней, при этом на упругом элементе размещены подвес, на котором размещены вибропреобразователи, при этом измеритель оснащен индукционными датчиками, установленными в двух взаимно перпендикулярных плоскостях на опорах и связанными с электронным преобразовательным блоком, при этом опоры могут иметь возможность перемещения по основанию и фиксации в заданном положении, а подвесная система может быть закрыта герметичным колпаком.
[7]Сущность изобретения поясняется графическими материалами, на которых:
[8]на фиг.1 - комплектация измерителя пространственных вибраций;
[9]на фиг.2 - механическая часть измерителя (без вакуумного колпака);
[10]на фиг.3 - подвесная система измерителя;
[11]на фиг.4 - механическая часть измерителя с вакуумным колпаком;
[12]на фиг.5 - система координат измерителя;
[13]на фиг.6 - блок-схема измерителя.
[14]Измеритель пространственных вибраций, комплектация которого представлена на фиг 1, состоит из электронной части, в состав которой входят блок измерения вибраций (электронный блок), аналого-цифровой преобразователь, персональный компьютер, комплект соединительных кабелей, переходная коробка, сетевой фильтр, и механической части, в состав которой входят блок преобразования вибраций, подвесная система, датчики вибрации.
[15]Механическая часть измерителя (фиг.2) выполнена в виде основания 1, на котором смонтированы левая 2 и правая 3 опоры. Опоры имеют идентичную конструкцию.
[16]На опорах 2 и 3 размещены подвесные системы (они имеют идентичное исполнение), индукционные датчики 4 (по четыре датчика на каждой опоре) и арретиры 5 (по одному на каждой опоре).
[17]Опоры установлены на основании с возможностью перемещения и фиксации в заданном положении. Это позволяет обеспечить измерение вибраций объектов различных размеров. Для обеспечения перемещений опоры могут быть установлены в пазах основания и иметь возможность перемещения в них. Фиксация опор в заданном положении осуществляется винтами 6.
[18]Для откачки/закачки газа в полость устройства, образованную герметичным колпаком, на основании предусмотрены штуцера 7, имеющие возможность соединения с вакуумной системой или системой подачи газа (не входят в комплект измерителя). Для предотвращения утечек и герметизации пространства, образованного основанием и колпаком, по основанию проложена прокладка 8 (фиг.2).
[19]Каждая подвесная система (Фиг.3) измерителя состоит из упругих элементов 9 и 10. Упругие элементы 9 выполнены в виде стержней круглого сечения. Стержни установлены в опорах 2 и 3 горизонтально и параллельно друг другу. Упругий элемент 10 выполнен виде плоской пружины с прорезями и прикреплен к концам стержней 9. На упругом элементе 10 установлен подвес 11. На одной стороне подвеса крепятся четыре вибропреобразователя 12, например, типа АР31.
[20]Индукционные датчики 4 (см. Фиг.2) установлены в двух взаимно перпендикулярных плоскостях на опорах 2 и 3.
[21]На подвесе имеется место для установки подлежащего измерению изделия, которое сверху закрывается хомутом 13 и фиксируется винтом 14.
[22]Для снятия нагрузки с упругих элементов во время установки испытываемого изделия в подвесы и в то время, когда не производятся измерения, в конструкции измерителя предусмотрены арретиры 15, установленные на опорах. Арретиры фиксируются с помощью рейки 16.
[23]На одной из опор установлен блок 17 включения испытываемого изделия.
[24]Механическая часть измерителя накрывается вакуумным колпаком 18 (Фиг.4), что дает возможность проводить испытания в вакууме или любом другом рабочем газе, что позволяет повысить точность испытаний.
[25]Питание блока 17 осуществляется через герметичные разъемы 19. Через разъемы 19 также снимаются сигналы с индукционных датчиков 4 и вибропреобразователей 12.
[26]Наличие индукционных датчиков 4 и вибропреобразователей 12 обеспечивает измерение вибраций по шести координатам (Фиг.5), что дает возможность разделить угловые и линейные колебания испытываемого изделия.
[27]В качестве датчиков вибрации использованы индукционные двухкатушечные датчики (для измерения виброскоростей) и вибропреобразователи типа АР31 (для измерения виброускорений).
[28]Измеритель пространственных вибраций функционирует следующим образом.
[29]Перед проведением измерений опоры 2 и 3 выставляются в соответствии с габаритами испытываемого изделия, например гироскопа, посредством их перемещения по пазу в основании 1 и фиксации с помощью винтов 6. Арретиры 15 фиксируются с помощью рейки 16. Испытываемое изделие устанавливается в правый и левый подвесы, сверху закрывается хомутами 13 и фиксируется с помощью винтов 14. Посредством блока 17 включения испытываемое изделие соединяется с источником питания (в состав измерителя не входит) и включается. Снимается фиксация с арретиров 15.
[30]В случае необходимости подвесные системы закрываются герметичным колпаком и образованная им полость вакуумируется или заполняется газовой средой.
[31]В процессе работы изделия горизонтальные упругие элементы 9 обеспечивают равножесткие линейные перемещения испытываемого изделия в плоскости вращения его ротора. Упругий элемент 10 обеспечивает линейные перемещения вдоль оси вращения и угловые перемещения испытываемого изделия.
[32]Преобразование вибраций в электрическую величину (напряжение) представлено на блок-схеме измерителя вибраций (см. Фиг.6). Вибрация со стороны испытуемого изделия действует на подвесы блока преобразования вибраций. Закрепленные на подвесе датчики вибрации АР31 (на блок-схеме обозначены А1Х, A1.1Y, A1.2Y, A1Z, А2Х, A2.1Y, A2.2Y, A2Z), измеряющие виброускорения, преобразуют вибрацию в электрический сигнал. Далее через усилитель сигнал поступает в переходную коробку, где преобразуется в напряжение, которое подается на усилители блока электроники. В блоке электроники сигнал усиливается и через аналого-цифровой преобразователь передается на персональный компьютер в цифровой форме. Персональный компьютер обрабатывает сигнал и выдает результат.
[33]Индукционные двухкатушечные датчики (на блок-схеме обозначены Д1Х, Д1.1Y, Д1.2Y, Д1Z, Д2Х, Д2.1Y, Д2.2Y, Д2Z), воспринимающие измерительными катушками виброскорости, преобразуют вибрацию в напряжение, которое в свою очередь подается на усилители блока электроники, где усиливается и через аналого-цифровой преобразователь передается на персональный компьютер в виде цифрового сигнала. Персональный компьютер обрабатывает сигнал и выдает результат.
[34]При необходимости воздействия на испытываемое изделие (воздействия на него внешней вибрации) используются силовые катушки датчиков Д. Уровень воздействия на задается оператором посредством персонального компьютера, связанного через цифроаналоговый преобразователь и блок измерения вибраций с силовыми катушками датчика Д.
[35]По окончании процесса измерений изделие снимается с измерителя.
[36]К достоинствам измерителя относится то, что:
[37]- измеритель осуществляет измерение вибраций по шести координатам, что дает возможность разделить измерение угловых и линейных колебаний изделия;
[38]- использование датчиков двух видов, измеряющих виброускорения и виброскорости, обеспечивает высокую точность и информативность измерений;
[39]- использование быстродействующих аналого-цифровых преобразователей и современных средств вычислительной техники повышает точность и быстродействие измерителя пространственных вибраций;
[40]- возможность передвижения левой и правой опоры по пазу в основании существенно упрощает переналадку измерителя для измерения вибраций изделий, имеющих различных габариты;
[41]- выполненные в виде стержней круглого сечения расположенные не в одной плоскости горизонтальные упругие элементы обеспечивают равножесткость линейных перемещений испытуемых изделий;
[42]- упругий элемент опоры, выполненный в виде плоской пружины с прорезями, обеспечивает равножесткость линейных перемещений в плоскости вращения и вдоль оси вращения, а также угловых перемещений испытываемого изделия.
