УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОРЦЕВОГО ИЗНОСА РОТОРА
APPARATUS FOR MEASURING FRONTAL WEAR OF ROTOR

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для точного измерения торцевого износа ротора в процессе работы.
Известно устройство для измерения износа детали, содержащей 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, применение специальной аппаратуры и особых мер предосторожности по охране труда. Кроме того, если детали работают без смазки, то это устройство нельзя будет использовать.
Наиболее близкой по технической сущности является устройство для измерения размеров и износа, содержащее осветитель, микроскоп с индикаторной стойкой, установленную вместе с микроскопом на одной плоской массивной плите, на стойке укреплен индикатор часового типа, чей подпружиненный шток упирается в подвижную часть микроскопа, образец тыльной стороной базируется на столике микроскопа с возможностью перемещения в плоскости, нормальной к оптической оси микроскопа [2].
Недостатком устройство являются ограниченные функциональные возможности, поскольку устройство не может измерять износ вращающихся деталей. Кроме того, устройство имеет недостаточную точность измерения, определяемую механическим индикатором.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности измерения.
Указанная цель достигается тем, что на ротор нанесены две метки одинакового размера, показатель преломления которых отличен от показателя преломления ротора, одна метка нанесена на край ротора в зоне его износа, а вторая сдвинута вдоль оси ротора, метки освещаются пучком света, отраженные от меток пучки света попадают через объективы на соответствующие фотоприемники, выходы которых подключены к дифференциальному усилителю. Сигналы с фотоприемников вычитаются с помощью дифференциального усилителя, что позволяет компенсировать погрешности, связанные с вибрациями и изменением интенсивности излучения. За счет использования в устройстве электронных блоков можно измерять износ в процессе работы, что расширяет функциональные возможности устройства.
На чертеже 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 с входами дифференциального усилителя 11, выход которого соединен в входом импульсного вольтметра 12.
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 и подает результирующий сигнал на импульсный вольтметр 12.
Метки 3 и 4 представляют собой полоски одинакового размера. Они могут быть нанесены на ротор через соответствующий шаблон (например, с помощью краски). Метка 3 нанесена на край статора и при износе его торца при вращении ее площадь уменьшается, что приводит к уменьшению отраженного от нее светового потока. Метка 4 сдвинута вдоль оси ротора и находится вне зоны износа. Поэтому отраженный от нее световой поток изменяется незначительно в зависимости от погрешностей устройства. В результате амплитуда разностного импульсного сигнала на выходе дифференциального усилителя 11 будет пропорциональна износу.
За счет вычитания сигналов погрешности каждого канала будут компенсироваться. При этом не требуется смазка для измерения износа.
Устройство позволяет измерять износ вращающихся деталей, сделанных из различных материалов (металл, стекло, дерево, пластмасса, керамика и т.д.).
Технический результат от использования предложенного устройства заключается в расширении функциональных возможностей и повышении точности измерения.
Изобретательский уровень предложенного способа подтверждается отличительной частью формулы изобретения.
Литература
1. ГОСТ Р 52028-2003. Контроль неразрушающий, измерение износа и коррозии методом поверхностной активации, с.1-3.
2. Терещенко, В.Г. «Бесконтактный способ измерения линейного износа и высоты неровностей», Механика и физика процессов на поверхности и в контакте твердых тел и деталей машин: Межвузовский сборник научных трудов, Тверь: ТГТУ, 2005 г., с.61-65 (прототип).