ПРОБЛЕМЫ НАДЕЖНОСТИ И РЕСУРСА в МАШИНОСТРОЕНИИ

ДИНАМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ПРОИЗВОДСТВ

Названные методы предназначены для регламентации периодичности профилактического обслуживания и ремонта из условия уменьшения простоев (в том числе аварийных), повышения производительности, сниже­ния трудоемкости и расходов на ремонт оборудования в условиях авто­матизированного массового производства.

Основу методов составляет периодический контроль технического состояния узлов автоматического оборудования с помощью датчиков и аппаратуры, фиксирующих кинематические и динамические параметры. Технология контроля заключается в сравнении полученных в эксперимен­тах характеристик движения и силовых параметров рабочих органов с эталонными характеристиками, формируемыми с помощью метода обуче­ния или по результатам исследования математических моделей.

Новизна предлагаемого подхода состоит в создании методов и средств, ориентированных на применение в производственных условиях, что позво­лило проводить регулировку и наладку технологического оборудования, эксплуатируемого на предприятиях, корректировать межремонтные периоды.

Экономическая эффективность методов определяется сокращением числа аварий и длительных простоев оборудования, снижением трудоемко­сти и числа ремонтов, повышением качества регулировки и настройки механизмов, что позволяет контролировать и сохранять заданные парамет­ры процессов и движений; в конечном итоге повышаются производитель­ность и ресурс оборудования. Экономическая эффективность и целесо­образные масштабы внедрения динамических методов контроля и диагно­стирования технологического оборудования существенно зависят от контролепригодности последнего.

Методы проверены в условиях автомобильной промышленности: в ме­ханосборочном, сборочно-кузовном и прессовом производствах АвтоВАЗ. Их применение возможно и на других заводах массового производства.

Методика и диагностический стенд для диагностирования унифицирован­ных узлов агрегатных станков н роботизированных комплексов. Пред­назначены для проведения динамических испытаний и диагностирования унифицированных узлов агрегатных станков и роботизированных комплек­сов. Состав стенда — поворотный стол, датчики кинематических и силовых параметров, трехканальный ленточный самописец.

Техническая характеристика

Методика основана на контроле кинематических и силовых параметров (перемещений, скоростей, ускорений, давлений в гидро - и пневмосисте­мах) и сопоставлении их с эталонными значениями. Наличие скрытого дефекта проявляется в виде отклонений указанных параметров от установ­ленных ранее эталонов. По характерным отклонениям производится рас­познавание дефектов.

Преимущества методики обеспечивает контроль паспортных данных, позволяет дополнить и уточнить требования, определяемые техническими условиями; диагностическая информация используется для уточнения сро­ков ремонтных работ и совершенствования конструкции объекта.

Методы и алгоритмы виброакустического диагностирования техническо­го состояния машин и механизмов. Предназначены для безразборной оцен­ки качества изготовления и монтажа механического оборудования, обна­ружения зарождающихся эксплуатационных дефектов, оценки остаточного ресурса в доремонтный период, оценки объема и качества ремонтных работ.

Алгоритмы диагностирования монтажных и эксплуатационных дефектов базируются на распознавании информации, содержащейся в статистических характеристиках виброакустических процессов, сопровождающих функ­ционирование машин и механизмов.

Использование методов тонкого анализа виброакустических сигналов позволяет выявлять эксплуатационные дефекты не только в предаварийной ситуации, но и на раннем этапе деградации механизмов. Методы дают воз­можность локализовать ’’слабые” узлы и определять степень развития дефектов.

Методы реализованы в виде алгоритмов и программ диагностирования на универсальных мини - и микроЭВМ, имеющих блок аналогоцифрового преобразования (АПП) и соответствующие периферийные устройства, что облегчает использование этих алгоритмов в рамках любой системы технического диагностирования. На базе оптимальных методов разработаны электронные приборы, реализующие отдельные алгоритмы диагностирова­ния конкретных неисправностей.

Экономическая эффективность методов определяется: устранением разборочно-сборочных операций для профилактического осмотра и контро­ля технического состояния узлов механического оборудования при обкат­ке в процессе сдаточных испытаний, изготовлении и ремонте, определении фактического технического состояния машин и механизмов в процессе эксплуатации; сокращением времени простоя оборудования, временных и трудовых затрат на восстановление работоспособности; экономией горюче-смазочных материалов и запасных частей.

Разработанные методы были применены для контроля качества монтажа хвостовой трансмиссии вертолета, оценки текущего технического состоя­ния зубчатого зацепления и подшипниковых узлов редуктора угольного комбайна, редуктора трактора, для обнаружения эксплуатационных дефек­тов цилиндро-поршневой группы дизельного двигателя внутреннего сгора­ния, монтажных и эксплуатационных дефектов различных насосов, турбо­нагнетателей и других механизмов.

Диалоговая система виброакустического диагностирования зарождаю­щихся дефектов механизмов. Предназначена для раннего обнаружения и

определения вида повреждений контактирующих поверхностей узлов механизмов и оценки тенденции их развития.

Система оснащена пакетом модульных программ, обеспечивающих виброакустический контроль и диагностирование дефектов контактирую­щих поверхностей (пигтинг, заедание, абразивный износ) зубчатых меха­низмов, подшипников качения и скольжения, повреждений лопаток турби­ны, лопастей насоса и других роторных механизмов. Пакет прикладных программ обеспечивает распознавание технических состояний на основе сравнения мер близости — мерных векторов диагностических признаков с эталонными векторами. Диагностические признаки формируются из спектральных компонент гармонического ряда характерных частот спектров амплитудной, частотной и амплитудно-импульсной модуляции и из вероят­ностных характеристик виброакустического сигнала.

Диагностический комплекс создан на базе управляющей микроЭВМ, спектрального анализатора 2033 фирмы ’’Брюль и Къер” и специализиро­ванных блоков обработки информации разработки ИМАШ АН СССР.

Система применена для обнаружения зарождающихся эксплуатационных дефектов редуктора угольного комбайна (питтинг зубчатых колес, повреж­дение подшипников качения, шлицевых соединений, трещины и поломки вала), эксплуатационных дефектов циркуляционных насосов и воздушных турбонагнетател ей.

Экономическая эффективность использования диалоговой системы виброакустического диагностирования обеспечивается ее многофункцио­нальностью, т. е. возможностью безразборной оценки технического состоя­ния различной глубины диагноза, диагностическим контролем предаварий - ных состояний, обнаружением разладки механизма, диагностированием зарождающихся дефектов с указанием вида дефекта и его адреса, кратко­срочным прогнозированием изменений виброакустических характеристик.

Трехканальное устройство передачи информации. Предназначено для дистанционных измерительных систем с радио - и проводными линиями связи.

Техническая характеристика

Динамический диапазон тракта передачи, дБ Частотный диапазон, Гц Число каналов, шт Габариты передающего блока, мм

Принцип действия устройства передачи информации основан на ампли­тудно-импульсной модуляции информационных электрических сигналов и временном разделении каналов.

Передающий блок (рис. 42) содержит коммутатор 1, состоящий из тактового генератора 2, триггера 3 и диодной матрицы 4, выходы которой соединены управляющими входами канальных ключей 5-1, 5-2 и 5-3, подключенных к модулятору 6. На вход модулятора 6 поступает также выходной сигнал генератора поднесущей частоты 7. Приемный блок содер­жит демодулятор 8, амплитудный селектор 9, распределитель 10, выполнен­ный на последовательно соединенных одновибраторах 11, которые пооче­редно подключают канальные фильтры нижних частот к выходу демодуля­тора.

Рис. 42. Передающий блок трехканального устройства передачи информации

с

Рис. 43. Структурная схема помехоустойчивого корреляционного фазометра

В отличие от предыдущих образцов в устройстве передачи информации выходы распределителя блока приемника объединены и подключены ко второму входу амплитудного селектора 9, на который подано напряжение порога дискриминации, что позволяет повысить помехоустойчивость устройства в целом.

Устройство передачи информации может быть также использовано для дистанционных измерений подвижных объектов в судо - и авиастроении, на транспорте и т. п.

Помехоустойчивый корреляционный фазометр. Предназначен для изме­рения сдвига фаз сигналов при наличии высокого уровня аддитивных по­мех. Может использоваться при проведении научных исследований и в про­мышленности для изучения и контроля быстроменякицихся процессов, в системах автоматического управления.

Техническая характеристика

TOC o "1-5" h z Частотный диапазон, Гц 1 -12 • 103

Основная погрешность измерения, град 1

Время измерения исследуемого сигнала, период 1 Выходной сигнал, мВ 20-104

Допустимое соотношение сигнал/шум 1

На рис. 43 представлена структурная схема помехоустойчивого корреля­ционного фазометра. Фазометр содержит компараторы (К), счетчики (С), регистр (Р), умножитель частоты (Н), элементы И—НЕ и ИСКЛЮЧАЮЩИЕ ИЛИ, генератор импульсов (Г), формирователь импульсов (Ф), блок ста­тистической обработки (БСО) и блок индикации (БИ). Фазометр форми­рует мгновенные оценки сдвига фаз в диапазоне ±180°. Имеется аналого­вый и цифровой выходы для подключения самописца и цифропечатающего устройства. Результаты измерения могут быть переданы в микроЭВМ через параллельный интерфейс.

Особенностью прибора является высокая помехоустойчивость при фор­мировании мгновенных оценок сдвига фаз. Это обеспечивается использо­ванием двух параллельно работающих корреляционных измерителей.

Возможность контроля за величиной сдвига фаз в измерительных и управляющих системах при наличии помех позволяет использовать его в машино - и судостроении, строительстве, в авиационной и энергетической промышленности. Фазометр может использоваться также в станкостроении и при проведении испытаний транспортных средств.

Двухканальный демодулятор мгновенной амплитуды и частоты (ДМАЧ). Предназначен для обработки процессов, в частности виброакустических, поддающихся преобразованию в электрические сигналы, в целях выделения амплитудной и угловой модуляции этих сигналов. Он применяется в при­борном комплексе, реализующем гибридную систему, позволяющую как диагностировать техническое состояние механизмов и машин по характери­стикам их вибраций, так и производить анализ данных виброакустических испытаний. Использование прибора, осуществляющего демодуляцию в реальном масштабе времени, позволяет значительно сократить объем вво­димой в компьютер информации и соответственно время диагностирования или анализа.

Прибор имеет два независимых канал с неидентичностью амплитудно - фазовых характеристик менее 1 дБ. При изменении входного сигнала на 60 дБ напряжение на выходе меняется менее чем на 1 дБ. Имеется индика­ция выхода величины входного сигнала из рабочего диапазона;

к оптимальному для дальнейшей обработки уровню, подается затем на квадратурный фильтр (КФ), который реализует алгоритм преобразования Гильберта в диапазоне звуковых частот с заданной точностью. С выхода КФ сопряженные по Гильберту сигналы подаются как на детектор огибаю­щей, реализующий операцию вычисления мгновенной амплитуды (огибаю­щей) сигнала, так и на блок вычисления полной мгновенной фазы и мгно­венной частоты сигнала.

Отличительной особенностью прибора является его способность демоду­лирования в реальном масштабе времени с малой амплитудно-фазовой погрешностью сигналов, модулированных случайными процессами.

Эксцессомер. Прибор прдназначен для экспресс-диагностики техническо­го состояния подшипниковых и других узлов и механизмов в натурных и стендовых условиях для повышения надежности и долговечности машин и механизмов за счет своевременного обнаружения повреждений и дефек­тов. В приборе имеется индикация величины входного сигнала.

Техническая характеристика

Напряжение входного сигнала, мВ Рабочий диапазон частот, Гц Допустимый пикфактор сигнала Цифровые индикаторы

Питание (от сете переменного тока), В Потребление мощности, В ■ А Габариты, мм

Физический процесс развития дефектов подшипниковых узлов сопро­вождается увеличением фактора нерегулярности вибропроцесса: наблюда­ется рост амплитуд случайных выбросов вибросигнала и рост их количества в единицу времени. Это приводит к изменению формы кривой плотности вероятностей мгновенных значений вибропроцесса, оцениваемой количест­венно с помощью коэффициента эксцесса.

Эксцессомер представляет собой измерительно-вычислительное устрой­ство для определения этого коэффициента, используемого в качестве диагностического признака технического состояния подшипниковых узлов.

Универсальность виброакустических методов диагностирования позво­ляет использовать разработанные алгоритмы в различных отраслях тех­ники.

Индикатор состояния подшипников качения ИСП-1. Предназначен для функциональной диагностики подшипников качения в процессе эксплуата­ции в целях повышения надежности и долговечности машин и механизмов за счет своевременного обнаружения повреждений и дефектов.

В приборе реализован метод неразрушающего контроля, основанный на регистрации с помощью пьезоэлектрического вибропреобразователя (акселерометра) высокочастотных механических колебаний, возникающих в поврежденной зоне (выкрашивание, раковины, трещины, наличие посто­ронних частиц в смазке) при соударении деталей в процессе работы под­шипника.

Прибор может использоваться в различных отраслях промышленности, транспорта и сельского хозяйства.

Техническая характеристика

Динамический диапазон измерения, дБ 0-60

Дополнительная регулировка чувствительности 20-40

для учета внутреннего диаметра и числа оборотов подшипника, дБ

Индикация Световая, звуковая

Питание

от сети переменного тока через выносной 220, 50

источник питания, В, Гц

автономное Батарейка "Крона”,

аккумулятор 7ДО, 1 Габариты электронного блока преобразова - 210 X 92 X 55,

теля, мм 40 X 140

Масса (суммарная), кг 2

Магнитный дефектоскоп (ГСП) типа МД-42К. Предназначен для выявле­ния поверхностных трещин в прямозубых и косозубых цилиндрических колесах, контроля галтельных переходов в деталях, резьбовых участков стальных болтов, шпилек, крюков.

Принцип действия основан на взаимодействии дефектной зоны изделия с электромагнитным полем низкой частоты. В процессе контроля сердеч­ник ферроэлемента регистрирует деформацию поля в дефектной зоне. Критерием оценки состояния поверхности объекта являются амплитуда и фаза огибающей, которая детектируется, усиливается и сравнивается с опорным сигналом. При незначительном изменении фазы сигнала откло­няется стрелка микроамперметра и включается световой индикатор. На результаты контроля не оказывает влияния предохранительная смазка, однако окалина, ржавчина и краска должны быть удалены с поверхности изделия.

Глубина и ширина дефекта определяются как среднеарифметическое значение результатов трех измерений (с помощью специальных приспо­соблений, входящих в комплект поставки).

Дефектоскоп состоит из блока электроники, четырех сменных преобра­зователей (в зависимости от модификации прибора) и выносного светово­го индикатора. Преобразователи накладного типа, контактные. Режим работы — ручной. Прибор используется в цеховых и лабораторных усло­виях на предприятиях машиностроения.

Техническая характеристика

Размер контролируемых изделий, мм

диаметр зубчатых колес (модули зацепле - от 200 ния 4,5; 5,6; 8 мм)

диаметр галтельных переходов (радиус от 200

кривизны 6-30 мм)

TOC o "1-5" h z диаметр резьбовых участков (шаг от 28

резьбы 2-12 мм)

Шероховатость поверхности изделия 40

Минимальная глубина выявляемых дефектов 0,5; 0,7; 1; 1,5;2

для различных типов резьб, мм

Питание (от сети переменного тока) В ,Гц 220, 40; 220, 50; 12, 50

Потребляемая мощность, Гп 15

Габариты блока электроники, мм 366 X 270 X 142,

преобразователя, мм 65 X 120 X 95

Масса, кг 15

Модификации дефектоскопа:

МД-42К - для контроля метрической, дюймовой, треугольной и трубной резьб;

МД-42К01 - для контроля трапецеидальной резьбы;

МД-42К02 - для контроля зубьев прямозубых и косозубых цилиндрических

колес;

МД-42К03 — для контроля гаптельных переходов.

Вихретоковый дефектоскоп ВД-80Н. Предназначен для выявления поверхностных дефектов на галтельных переходах коленчатых валов автотракторных двигателей. Принцип действия прибора основан на реги­страции искажения электромагнитного поля в зоне дефекта.

Техническая характеристика

Выявляемые дефекты, мм

TOC o "1-5" h z длина 2

глубина 0,3

ширина 0,02

неконтролируемая зона от края 0,5

изделия Питание

отсета переменного тока, В, Гц 220,50

автономное Аккумулятор типа

НК Г 1,5

Габариты, мм 160,260,80

Масса, кг 2,5

Эндоскоп линзовый жесткий ЭЛЖ-1. Предназначен для визуального осмотра поверхностей камер сгорания, лопаток компрессоров и турбин через смотровые окна или вводные каналы газотурбинных двигателей авиационной и другой техники. Передача света осуществляется при помощи световода.

Техническая характеристика

Диаметр рабочей части, мм 6,5; 8,5; 16

Длина рабочей части, мм 550; 550; 740

Диаметр выходного зрачка, мм 0,85; 1,4; 1,4

Угол поля зрения, град 50; 70; 30

Освещенность поверхности, лк 1000, 2000, 5800

Направление наблюдения (боковое), 90, 90, 90

град Питание

от сети переменного тока, В 220/27

TOC o "1-5" h z постоянного тока, В 27

Бесконтактный ультразвуковой дальномер. Предназначен для бескон­тактного измерения расстояний между подвижными элементами станков.

Техническая характеристика

Дальность действия, м 0,5-5

Погрешность измерений, % 1,0

Частота излучаемых колебаний, Гц 60

Потребляемая мощность, Вт 20

Блок электроакустических преобразователей

габариты, мм 150 X 75

масса, кг 2,0

Принцип действия ультразвукового дальномера основан на измерении времени распространения зондирующего сигнала от излучателя к лоци - руемой преграде и обратно.

Ультразвуковой дальномер (рис. 44) состоит из выносного блока электроакустических преобразователей 1 и стационарного блока измери­тельных преобразователей 5. В состав блока электроакустических преобра­зователей входят излучатель 2, выполненный в виде кольцевой группы пьезокерамических дисков, пьезокерамический дисковый приемник 3 и термометр сопротивления 4, предназначенный для автоматической термо­коррекции результатов измерений посредством преобразователя 8.

Возбуждение излучателя осуществляется ’’пакетами” электрических колебаний, поступающих с генератора 6, который управляется импульсами тактового генератора 9. Ультразвуковые колебания, излучаемые пьезо­керамическими дисками, распространяются в направлении к поверхности контролируемого объекта и после отражения от нее воздействуют на прием­ник 3, который преобразует энергию ультразвуковых колебаний в электри­ческие сигналы. Сигналы, поступающие с выхода приемника 3 усиливаются предусилителем 7, детектируются и после обработки в селекторе поступают на вход триггера 10. При этом длительность выходных импульсов триггера пропорциональна измеряемому расстоянию, а амплитуда пропорциональ­на скорости распространения звука. Преобразование импульсов, модули­рованных по длительности и амплитуде, в напряжение осуществляется посредством фильтра нижних частот 12, выход которого подключается к индикатору 14 и пороговому устройству 11, формирующему сигналы для управления механизмами. Питание функциональных узлов дальномера осуществляется от узла сетевого питания 13.

В отличие от предыдущих образцов в ультразвуковом дальномере применен акустический узел с кольцевой группой пьезокерамических излучателей, позволяющий существенно повысить надежность и эффектив­ность дальномера при долговременной эксплуатации в реальных производ­ственных условиях.

Ультразвуковой дальномер может быть также использован в строитель­ной индустрии и сельском хозяйстве для непрерывного контроля уровня кусковых, сыпучих и жидких материалов в бункерах и резервуарах.

Бесконтактный ультразвуковой сигнализатор. Предназначен для диск­ретного бесконтактного контроля положения элементов станков.

Техническая характеристика

TOC o "1-5" h z Дальность действия, м 3

Частота излучаемых колебаний, кГц 80

Потребляемая мощность, Вт б

Излучатель (приемник):

габариты, мм 100 X 160

масса, кг 2

Контакты выходного реле сигнализатора могут быть введены в схемах управления, сигнализации, блокировки и т. п. Принцип действия ультразву­кового сигнализатора основан на фиксации момента установления (или потери) акустического контакта между излучателем и приемником, выз­ванного изменением положения контролируемого объекта.

Ультразвуковой сигнализатор состоит из двух блоков: излучателя и приемника (см. рис. 45). Блок излучателя 1 содержит узел сетевого пита­ния 2, генератор электрических колебаний ультразвуковой частоты 3 и

пьезокерамический электроакустический преобразователь (излучатель) В блок приемника 5 входят электроакустический преобразователь (приемник) б, избирательный усилитель с детектором 7, выходное реле 8 и узел сетевого питания 9.

В отличие от предыдущих образцов в ультразвуковом сигнализаторе применена автоматическая подстройка частоты генератора при неконтро­лируемых изменениях резонансной частоты излучателя и приемника, что позволяет расширить рабочий диапазон температур окружающей среды до ±50ЭС.

Ультразвуковой сигнализатор может быть также использован в строи­тельной индустрии, на транспорте и в сельском хозяйстве для контроля уровня в бункерах, вагонах, на конвейерах, самотеках, заполняемых кусковыми и сыпучими материалами, в цехах с высоким уровнем запы­ленности.

Токовихревой измеритель перемещений (ТВИП). Прибор предназначен для бесконтактных измерений взаимных перемещений деталей машин и механизмов. Область его применения — определение положения и переме­щений подвижных (в том числе вращающихся) деталей относительно не­подвижных при исследовании и настройке металлообрабатывающих стан­ков, редукторов, роботов и т. п.

Техническая характеристика

Динамический диапазон перемещений Частотный диапазон измеряемых перемещений, кГц Число измерительных каналов, шт.

Относительная погрешность измерений, от измеряе­мой величины

Дополнительная температурная погрешность при из­мерении постоянных составляющих перемещений Габариты, мм Масса, кг

Примечание. При подключении на выход прибора узкополосных фильтрую­щих устройств разрешающая способность измерения переменных составляющих перемещений достигает 0,1 мкм; прибор работоспособен и соответствует своим техническим характеристикам при наличии воздушно-масляной среды у датчика и при работе с деталями из магнитных и немагнитных металлов.

Блок-схема прибора приведена на рис. 46. Отличительной особенностью прибора является независимость коэффициента преобразования переме­щений деталей в выходное напряжение от электромагнитных свойств деталей, а также постоянство коэффициента преобразования в указанном выше динамическом диапазоне.

Применение прибора значительно расширяет технические возможности при исследовании и настройке различных механизмов; определение техни­ко-экономического эффекта и в цифрах не представляется возможным.

Стенд для испытаний переборных редукторов. Предназначен для иссле­дования виброакустических, прочностных и ресурсных характеристик тяжелонагруженных одноступенчатых и двухступенчатых зубчатых передач, подшипников, соединительных муфт и т. д.

Техническая характеристика

Мощность в замкнутом контуре, Вт До 14700

Максимальный крутящий момент, Нм 48 0000

блок

питания

Рис. 46. Токовихревой измеритель перемещений (ТВИП)

’ ЖІЖ

Рис. 47. Стенд для испытания переборных (а) и планетарных (б) редукторов

Техническая характеристика

Максимальная частота вращения, об/мин 15 ООО

Мощность приводного электродвигателя, кВт 735

Точность задания и поддержания частоты вра - 0,1

щения, об/мин

Стенд выполнен по схеме замкнутого силового контура. Нагружающее устройство — гидравлическое с заданным законом регулирования крутя­щего момента. Испытуемый объект размещается на отдельном виброизоли - рованном фундаменте. Привод стенда - тиристорный с цифровой системой автоматического регулирования (см. рис. 47, а, б).

Стенд для испытаний планетарных редукторов. Предназначен для иссле­дования виброакустических, прочностных и ресурсных характеристик пла­нетарных зубчатых редукторов и их элементов (опоры, подвески централь­ных колес, соединительных муфт И Т. Д.) .

Техническая характеристика

Мощность в замкнутом контуре, кВт Максимальный крутящий момент, Нм Максимальная частота вращения, об/мин Мощность приводного электродвигателя, кВт Точность задания и поддержания частоты вра­щения, об/мин

Стенд выполнен по схеме замкнутого силового контура. Нагружающее устройство — гидравлическое с заданным законом регулирования крутя­щего момента. Испытуемый объект размещен на отдельном виброизоли - рованном фундаменте. Привод стенда — тиристорный с цифровой системой автоматического регулирования (см. рис. 47, б).

Автоматизированная система контроля точности зубофрезерных стан­ков. Система предназначена для определения спектрального состава кине­матической погрешности зубофрезерных станков и может быть использова­на на всех машиностроительных предприятиях.

Измеряемый диапазон частот спектров кинематической погрешности имеет низшую частотную границу порядка 10“3 Гц, общее число дискрет­ных спектральных составляющих в диапазоне до 10 Гц составляет 600— 800.

Принципиальная схема (см. рис. 48) измерительной системы включает в себя: датчики 7 и 2 углов поворота, установленные один — на оправке 4 фрезы, другой — на столе 3 зубофрезерного станка. Выходы с датчиков подключены к кинематомеру 5, типа КН-6, соединенному с последователь­но включенными усилителем 6 постоянного тока, аналого -цифровым преобразователем (АЦП) 7, мини-ЭВМ 8 и цифровым печатающим бло­ком 9. К выходу усилителя 6 последовательно подключены анализатор 10 релейного времени и дисплей 11, соединенный с ЭВМ 8. Сигнал о кинема­тической погрешности с кинематомера 5 после усиления в 6 преобразуется в АЦП 7 и подается на ЭВМ 8, в которой производится спектральный анализ сигнала с определением частот, амплитуд и фаз спектральных составляю­щих и интегрального уровня сигнала, а также суммирование и сравнение составляющих по группам, проявление каждой из которых связано с функ­ционированием соответствующих элементов кинематической цепи зубофре-

зерного станка, например червячной делительной пары, фрезы и др. Сум­мирование спектральных составляющих по группам с учетом их фаз осу­ществляется на основе анализа спектрограмм, полученных на анализаторе 10 с помощью дисплея 11. Результаты регистрируются блоком 9.

Разработанная система отличается от известных образцов возможностью автоматизации оперативного контроля точности станков и определения баланса точности, т. е. определения доли вклада отдельных групп кинемати­ческой цепи в суммарную погрешность. Указанные возможности обуслов­лены использованием в новой принципиальной схеме известных объектов: АЦП, ЭВМ и анализатора реального времени.

Предлагаемая система позволяет повысить точность и достоверность определения источников возникновения погрешностей самих станков и нарезаемых на этих станках зубчатых колес. Полученные с помощью этой системы данные позволяют целенаправленно разрабатывать мероприятия по повышению точности станков и зубчатых колес.

Предлагаемая система может быть использована в других отраслях про­мышленности для получения спектров электрических сигналов в инфразву - ковом диапазоне частот.

Универсальная многопараметрическая измерительная система. Предназ­начена для контроля кинематической погрешности зубчатых передач, зуб­чатых колес и их шаговых погрешностей. Принципиальная блок-схема приведена на рис. 49.

Измерительная система может быть использована в ряде отраслей народ­ного хозяйства, например автомобильной, авиационной, станкоинстру­ментальной промышленности, сельскохозяйственном машиностроении, редукторостроении и др.

Техническая характеристика

Диапазон нзмере иия, утл. с 60-3840

Передаточные отношения исследуемых передач 1:1—1: 999

Погрешность измерения на диапазоне, угл. с 60-3

Габариты, мм 1500 X 1500 X 2000

Масса, кг 2000

Принцип измерения шаговых погрешностей основан на методе однопро­фильного контроля зубчатых колес с получением информации о шаговых погрешностях контролируемого колеса.

Новым в конструкции системы является наличие специального устрой­ства, которое позволяет: проводить определение кинематической погреш­ности исследуемых колес без применения образцовых зубчатых колес; устанавливать единые нормы точности на измерения как кинематической погрешности зубчатых колес и передач, так и на измерения шаговых по­грешностей зубчатых колес; проводить исследования всех типов зубчатых колес и зацеплений, а также всех видов профильных форм зубьев внут­реннего и внешнего зацеплений.

Использование измерительной системы в промышленности обеспечивает возможность сократить номенклатуру зубоизмерительных приборов оте­чественного производства и соответственно сократить расходование средств на изготовление этих приборов.

Универсальная многопараметрическая измерительная система может быть использована во всех отраслях промышленности, где имеется произ­водство зубчатых колес.

Бесконтактный тензотелеметрический токосъемник предназначен для измерения деформаций зубьев вращающихся колес редукторов станков, а также для контроля неравномерности распределения нагрузки по длине зубьев и между полушевронами зубчатого колеса.

Техническая характеристика

Измеряемые относительные деформации 2 • 105 -2-Ю"3

Погрешность преобразования, % Не более ± 1,0

Диапазон частот контролируемых процессов, Гц 5-5000

Передающий блок:

Диапазон температур окружающей среды, (+ 20) - (+ 70)

°С

Т ип тензодатчиков 2ФКПА-1 -5 0

Число подключаемых тензодатчиков 8

Габариты, мм 38 X 40 X 122

Масса, кг 0,4

Принцип действия тензотелеметрического токосъемника основан на преобразовании информационных электрических сигналов, поступающих от тензодатчиков в телеметрические сигналы с частотно-импульсной моду­ляцией (ЧИМ), бесконтактной передаче их к приемной стационарной аппаратуре и преобразовании ЧИМ-сигналов в исходную форму информа­ционных сигналов.

Структурная схема бесконтактного тензотелеметрического токосъемни­ка приведена на рис. 50.

В отличие от предыдущих образцов бесконтактный токосъемник снаб­жен устройством дистанционного энергопитания передающего блока по бесконтактному каналу связи от стационарных источников питания.

д.^

ФД-3

<8.

НСМ 3-50

Ч

мс

кічоудія

/о

J?

7S к

-КЬ

±Д2 кд-юз

*&+SB

0

л. 0

выл:

1

ъ

X

Фотоэлектрический датчик оборотов (ФДО) предназначен для измере­ния оборотов вращающихся деталей машин и механизмов (шестерен, ва­лов, колес и т. д.). Прибор преобразует угол поворота рабочих органов промышленных механизмов в число импульсов и угловую скорость — в частоту следования импульсов.

Техническая характеристика

Диапазон измеряемых частот вращения, об/мин Постоянство амплитуды выходного сигнала, пита­ние постоянным напряжением, В Выходной сигнал (прямоугольный импульс), В Потребляемый ток, мА Габариты (диаметр), мм Масса, кг

Примечание. Выходной сигнал от 3 до 5 В (в зависимости от питающего на­пряжения) , что обеспечивает устойчивую работу любого частотомера.

Схема защищена от случайного включения источника питания обратной полярности; прибор собран в модульном исполнении на операционном усилителе К140УД1А, который охвачен положительной обратной связью с выхода на неинвертирующий вход.

Для работы датчика необходимо нанести на вращающуюся поверхность

черно-белые сектора (по 6 шт.), при изменении освещенности устройство мгновенно выдает прямоугольный импульс.

Принципиальная схема дана на рис. 51. По сравнению с образцами, вы­пускаемыми промышленностью (ПДФ-3), для предлагаемого датчика не требуется изготовление и установка специальных дисков со щелями и отверстиями (600 отверстий). Датчик измеряет частоту вращения до 100 000 об/мин в отличие от датчика ПДФ-3 - 3000 об/мин. Датчик не боит­ся вибраций, рабочее положение в пространстве не ограничивается.

Датчик ФДО может быть использован во всех отраслях промышленнос­ти, применяющих машины и механизмы.

Прецизионный растровый фотоэлектрический преобразователь угловых перемещений (ПРФПУГ). Преобразователь предназначен для измерения угловых перемещений, а также может быть использован в поворотных делительных столах координатно-расточных или сверлильно-фрезерно-рас - точных станков, координатно-измерительных машин и в контрольно­измерительных приборах — кинематомерах. Принципиальная блок-схема преобразователя дана на рис. 52.

Техническая характеристика

Погрешность измерения, угл. с Предел измерения, угл. град Количество импульсов за оборот (без интер­полятора)

Масса, кг

Сигналы, поступающие с восьми фотоголовок, суммируются в сумма­торе 2, затем суммарный сигнал усиливается предусилителем и усилите­лем — ограничителем, который усиливает сигнал, ограничивает его по амп­литуде и формирует сигнал трапецеидальной формы для увеличения кру­тизны фронтов сигнала, и триггер Шмитта формирует сигнал прямоуголь­ной формы, удобной для последующей обработки. Все эти устройства размещаются в корпусе фотоэлектрического преобразователя.

В целях повышения надежности фотоэлектрического преобразователя угловых перемещений в него введены планшайба, опора и подшипник на насыпных шарах, а корпус выполнен с фланцем, к которому крепится планшайба. На планшайбе закреплены облучающийся блок и опора с бло-

ком фотоприемников и неподвижным растром, рабочая поверхность кото­рого расположена в верхней плоскости опоры. В зазоре между вращающим­ся передаточным узлом и корпусом установлен подшипник на насыпных шарах.

Устройство для крепления индикаторного растра отличается тем, что в целях повышения надежности работы гнездо рычага выполнено в виде призматического паза, грани которого перпендикулярны плоскости изме­рительного растра.

При использовании описанного устройства точность измерений значитель­но увеличивается.

[1] Отмечена Золотой медалью на Международной лейпцигской ярмарке.