УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТКЛОНЕНИЯ ОСИ КРУПНОГАБАРИТНОГО ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА

Полезная модель относится к устройствам для измерений, и может быть использована для определения отклонения положения оси крупногабаритного вращающегося объекта относительно её теоретического положения.
Известен датчик для измерения параметров вращающегося вала (см. пат. 2436052 Российская Федерация, МПК G 01 L 3/04. Датчик для измерения параметров вращающегося вала / Лодус Е.В., Воропаев К.Н.; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" - № 010132530/28; заявл. 02.08.2010; опубл. 10.12.2011). Датчик содержит корпус с неподвижными контактами и подвижные контакты, связанные с контролируемыми сечениями вала.
Датчик способен измерить осевые деформации вала, используя моменты замыкания цепей проволок подвижных контактов с неподвижными.
Указанный датчик не обеспечивает измерение деформаций осей крупногабаритных объектов из-за прямой связи размеров датчика и измеряемого объекта, а также сложностей монтажа и эксплуатации измерительного прибора.
Известно устройство для измерения параметров на вращающемся объекте (см. пат. 2280240 Российская Федерация, G 01 D 5/12. Устройство для измерения параметров на вращающемся объекте / Голов А.А., Гуськов А.Ю., Лобурев А.В.; заявитель и патентообладатель Государственное унитарное предприятие тушинское машиностроительное конструкторское бюро "СОЮЗ" -№ 2005103660/28; заявл. 14.02.2005; опубл. 20.07.2006),
содержащее первичные преобразователи, усилитель, селектор каналов, аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, источник питания, инфракрасные
приёмопередатчики, (подвижный/неподвижный), преобразователь интерфейса и персональный компьютер.
Недостатками устройства являются то, что устройство не обеспечивает определения геометрических параметров измеряемого объекта (например, положения оси), низкая надёжность передачи сигнала и низкая точность измерения, что является следствием использования первичных преобразователей, не обеспечивающих определение геометрических параметров измеряемого объекта.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является беспроводной датчик крутильных колебаний (см. пат. № 69992 Российская Федерация, G 01 L 1/10. Беспроводной датчик крутильных колебаний / Покусаев М.Н., Юницкий В.А.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Астраханский государственный технический университет - № 007124716/22; заявл. 29.06.2007; опубл. 10.01.2008). Беспроводной датчик крутильных колебаний, содержит корпус с электронным блоком, радиопередатчик, тензомост, микроконтроллер с программным обеспечением, аналого-цифровой преобразователь и литиево-ионный аккумулятор, фильтры и усилитель.
С существенными признаками полезной модели совпадает следующая совокупность признаков прототипа: корпус с размещёнными в нём фильтрами, усилителем, источником питания, аналого-цифровым преобразователем, связанным с радиоканалом и сопряжённый с персональным компьютером.
Недостатками указанного беспроводного датчика крутильных колебаний является низкая точность измерений, связанная с измерениями деформаций вала по одной координате.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение точности измерения, за счёт технического эффекта, выражающегося в получении достоверных координат реального положения вращающегося объекта (оси) в каждый момент времени.
Поставленная задача решается за счёт того, что устройство для определения отклонения оси крупногабаритного вращающегося объекта, содержит корпус с размещёнными в нём фильтрами, усилителем, источником питания, аналого-цифровым преобразователем, связанным с радиоканалом и сопряжённое с персональным компьютером. Внутри корпуса устройства размещены акселерометры, связанные через фильтры с усилителем, а корпус снабжен постоянным магнитом.
Наличие в устройстве акселерометров обеспечивает получение сигнала о величине отклонения вектора силы тяжести в двух координатных осях, далее после обработки сигнала фильтрами, усилителем, АЦП и передачи сигнала на ПК, где в программном модуле сигнал обрабатывается и выдаются данные о реальном положении оси крупногабаритного вращающегося объекта и её отклонении от теоретического, заданного изначально.
Размещение акселерометров в одном корпусе позволяет произвести измерение по двум координатным осям.
В совокупности указанные выше признаки обеспечивают возможность определения координат реального положения оси в каждый момент времени, дальнейшего определения отклонения её от теоретического положения и таким образом, повысится точность измерения.
Размещение фильтров, связанных с акселерометрами перед усилителем, повышает точность измерения за счёт фильтрации сигнала от помех вызванных вибрациями системы.
Снабжение корпуса постоянным магнитом обеспечивает простоту и надёжность установки устройства на любые объекты из ферромагнитных материалов, как статических, так и вращающихся, что так же обеспечивает повышение точности измерения.
Полезная модель поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 представлена схема устройства определения отклонения оси крупногабаритного вращающегося объекта.
Данное устройство содержит акселерометры 1, предназначенных для формирования сигналов о реальном положении оси объекта, например, корпуса цементной печи. Акселерометры связаны с фильтрами 2, необходимыми для фильтрации сигнала от помех вызванных вибрациями объекта. Сигнал от фильтров 2 поступает в усилитель 3. Устройство снабжено аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 4, осуществляющим преобразование аналогового сигнала от усилителя 3 в цифровой. Источник питания 5 питает всю систему, находящуюся в корпусе 6. В устройство включен радиоканал 7, предназначенный для передачи цифрового сигнала от АЦП на персональный компьютер 8 (ПК). Корпус 6 устройства снабжен постоянным магнитом 9, необходимый для крепления корпуса 6 на поверхности объекта.
Устройство для определения отклонения оси крупногабаритного вращающегося объекта работает следующим образом.
Корпус 6 устройства при помощи постоянного магнита 9 надежно крепится на боковой поверхности вращающегося объекта. При вращении объекта акселерометры 1 выдают сигнал о величине отклонения вектора силы тяжести, который через фильтры 2, фильтруется от помех, вызванных вибрациями объекта. Затем сигнал поступает в усилитель 3. После усиления, сигнал попадает в аналого-цифровой преобразователь 4. Источник питания 5 питает всю систему, находящуюся в корпусе устройства 6. Сигнал с АЦП поступает в модуль радиоканала 7, который передаёт сигнал на ПК 8. В
программной среде ПК 8 после обработки сигналов получаем данные о координатах фактического расположения акселерометров. Сравнивая эти данные с теоретическими, заданными изначально, программа дает сведения об отклонении оси объекта. Информация в персональном компьютере обрабатывается и выдаётся на дисплей в удобной программной оболочке. Данные выдаются в физических величинах и реальном масштабе времени, а также могут быть записаны на жесткий диск для дальнейшего хранения и последующего анализа полученных результатов измерения.