ИЗМЕРИТЕЛЬ ТОРЦЕВОГО ИЗНОСА РОТОРА
ROTOR END WEAR METER

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для точного измерения торцевого износа ротора в процессе работы.
Известно устройство для измерения износа детали, содержащее радиоактивную метку, нанесенную на деталь, полупроводниковый Ge (Li)-детектор с многоканальным анализатором, измеряющим износ по интенсивности излучения, которое возникает за счет накопления радиоактивных продуктов износа в смазке [1].
Недостатками устройства являются необходимость специального изготовления или обработки детали для внедрения в нее радиоактивного элемента, применения специальной аппаратуры и особых мер предосторожности по охране труда. Кроме того, если детали работают без смазки, то это устройство нельзя будет использовать.
Наиболее близкимй по технической сущности является устройство для измерения торцевого износа ротора, содержащее ротор, механически соединенный со статором, источник излучения, выход которого оптически соединен с входом блока оптики, два объектива, выход первого объектива оптически соединен с входом первого фотоприемника, выход которого соединен с первым входом дифференциального усилителя, выход второго объектива оптически соединен с входом второго фотоприемника, выход которого соединен со вторым входом дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом импульсного вольтметра, нанесенные на ротор две метки одинакового размера, выполненные в виде полосок с коэффициентом отражения, отличным от коэффициента отражения ротора, первая метка нанесена на край ротора, а вторая метка сдвинута вдоль оси вращения ротора, причем выходы блока оптики через первую и вторую метки оптически соединены с входами соответственно первого и второго объективов.
Недостатком устройства является сравнительно малая точность измерения, обусловленная тем, что сигнал на выходе дифференциального усилителя будет изменяться в зависимости от изменения параметров устройства (например, изменения мощности излучателя, расстояния между ротором и объективами за счет вибрации ротора). Действительно, сигнал на выходе дифференциального усилителя можно представить в следующем виде:
где - k - коэффициент передачи, связывающий размер метки с величиной сигнала;
l - длина метки вдоль оси ротора;
Δl - износ ротора.
Как видно из выражения (1), при изменении «k» меняется величина сигнала на выходе дифференциального усилителя, что приведет к ошибке измерения.
Целью изобретения является повышение точности измерения.
Указанная цель достигается тем, что в устройство введены усилитель, два аналого-цифровых преобразователя и микропроцессор, первый вход которого через первый аналого-цифровой преобразователь соединен с выходом дифференциального усилителя, а второй вход через второй аналого-цифровой преобразователь и усилитель соединен со вторым входом дифференциального усилителя.
На чертеже, приведенном на фиг. 1, представлена функциональная схема устройства.
Устройство содержит источник 1 излучения, который через блок 2 оптики оптически связан с метками 3 и 4, нанесенными на поверхность ротора 5, находящегося в механическом контакте с неподвижным статором 6, метка 3 через объектив 7 оптически связана с входом фотоприемника 8, а метка 4 через объектив 9 оптически связана с входом фотоприемника 10, выходы фотоприемников 8 и 10 соединены соответственно с первым и вторым входами дифференциального усилителя 11, выход которого соединен в входом аналого-цифрового преобразователя 12, второй вход дифференциального усилителя через усилитель 13 соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 14, выходы аналого-цифровых преобразователей 12, 14 соединены с входами микропроцессора 15.
При вращении ротора 5 метки 3 и 4 пересекают световой поток, сформированный источником 1 и блоком 2. Коэффициент отражения меток выбирается отличным от коэффициента отражения ротора 5, что приводит к импульсному изменению световых потоков, поступающих через объективы 7 и 9 на соответствующие фотоприемники 8 и 10.
Дифференциальный усилитель 11 вычитает сигналы, в результате чего на его выходе формируется напряжение, пропорциональное износу (выражение 1). Для компенсации изменения коэффициента передачи введены указанные выше блоки. Усилитель 13 введен для того, чтобы обеспечить такой же коэффициент передачи, как и дифференциальный усилитель 11. Поэтому сигнал на выходе усилителя 13 будет равен:
Сигналы на выходах дифференциального усилителя 11 и усилителя 13 преобразуются аналого-цифровыми преобразователями 12, 14 в цифровые коды и подаются на микропроцессор 15, который вычисляет их отношение:
Как видно из этого отношения, коэффициент передачи не влияет на выходной сигнал, что позволяет повысить точность измерения. В остальном устройство работает так же, как описано в работе [2].
Технический результат от использования предложенного устройства заключается в повышении точности измерения.
Изобретательский уровень предложенного способа подтверждается отличительной частью формулы изобретения.
Литература
1. ГОСТ Ρ 52028-2003, КОНТРОЛЬ НЕРАЗРУШАЮЩИЙ, ИЗМЕРЕНИЕ ИЗНОСА И КОРРОЗИИ МЕТОДОМ ПОВЕРХНОСТНОЙ АКТИВАЦИИ.
2. А.А. Титов, А.П. Величко. «Устройство для измерения торцевого износа ротора». Патент на изобретение RU G01B 11/08 №24600371. Опубликован 27.08.2012. Бюллетень №24.