УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТАНГЕНЦИАЛЬНЫХ ВИБРАЦИЙ ВРАЩАЮЩИХСЯ ДЕТАЛЕЙ

Полезная модель относится к измерительной технике и может найти применение при измерении тангенциальных вибраций вращающихся деталей работающих узлов и механизмов, кинематической точности и плавности работы передач.
Известен беспроводный датчик крутильных колебаний, содержащий корпус с электронным блоком, радиопередатчик и тензомост, микроконтроллер с программным обеспечением и аналогово-цифровым преобразователем, соединенным с тензомостом и оснащенным Bluetooth интерфейсом, сопряженным с компьютером, а также литиево-ионный аккумулятор, соединенный с микроконтроллером (см. свидетельство на полезную модель RU 69992 U1 МПК G01L 1/10).
Однако беспроводный датчик позволяет измерять динамическую деформацию и контролировать крутильные колебания валов вследствие их деформации, но не позволяет измерять тангенциальные вибрации вращающихся деталей, оценивать спектральный состав, определять плавность вращения детали.
Известно устройство для измерения вибраций подшипников вращающихся элементов, содержащее вибропреобразователь, усилитель, устройство для определения среднеквадратического значения виброскорости, снабженное двумя выпрямителями и устройство определения векторной суммы сигналов, дополнительными вибропреобразователем и усилителем, причем вибропреобразователи установлены в двух взаимноперпендикулярных направлениях и подключены последовательно через соответствующие усилители и выпрямители к соответствующим входам устройства определения векторной суммы сигналов, выход которого подключен к устройству определения среднеквадратического значения виброскорости (см. свидетельство на полезную модель RU 6894 U1 МПК G01H 11/00).
Такое устройство позволяет измерять наибольшую виброскорость подшипника вращающегося элемента с учетом вибраций во всех радиальных направлениях, но не позволяет измерять общий уровень и спектр тангенциальных вибраций, оценивать кинематическую точность и плавность работы передач.
Техническая задача - создание устройства, позволяющего измерять тангенциальные вибрации вращающихся деталей, кинематическую точность и плавность работы передач.
Указанная техническая задача решается следующим образом: полезная модель содержит два вибропреобразователя, два усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, селектор противофазных сигналов, микроконтроллер с программным обеспечением и аналого-цифровым преобразователем, инфракрасный передатчик цифрового сигнала, инфракрасный приемник цифрового сигнала, анализатор спектра на базе ЭВМ, причем вибропреобразователи установлены диаметрально противоположно на равных расстояниях от оси вращения детали, их оси чувствительности расположены параллельно друг другу и одинаково направлены, каждый вибропреобразователь подключен через соответствующий усилитель к соответствующему входу селектора противофазных сигналов.
От прототипа полезная модель отличается следующими признаками: снабжена двумя вибропреобразователями, двумя усилителями с регулируемым коэффициентом усиления, селектором противофазных сигналов, микроконтроллером с программным обеспечением и аналого-цифровым преобразователем, инфракрасным передатчиком цифрового сигнала, инфракрасным приемником цифрового сигнала, анализатором спектра на базе ЭВМ, причем вибропреобразователи установлены диаметрально противоположно на равных расстояниях от оси вращения детали, их оси чувствительности расположены параллельно друг другу и одинаково направлены, каждый вибропреобразователь подключен через соответствующий усилитель к соответствующему входу селектора противофазных сигналов.
Технический результат - возможность измерения тангенциальных вибраций вращающихся деталей, кинематической точности и плавности работы различных передач, использование инфракрасного канала связи для передачи измеряемого сигнала на анализирующее и регистрирующее устройство, повышение точности измерений.
Благодаря двум вибропреобразователям, установленным диаметрально противоположно на равных расстояниях от оси вращения детали с параллельным расположением их осей чувствительности, а также двум усилителям с регулируемым коэффициентом усиления, селектору противофазных сигналов, представляется возможность выделить тангенциальную вибрацию и отфильтровать сигнал, порожденный инерционной массой вибропреобразователя, за счет чего повышается точность измерения. Также благодаря программному обеспечению и анализатору спектра на базе ЭВМ можно оценивать среднеквадратические значения виброускорения, виброскорости, виброперемещения, гармонические составляющие спектра тангенциальных вибраций в реальном масштабе времени.
Полезная модель поясняется чертежом.
Устройство содержит вибропреобразователи 1 и 2, усилители с регулируемым коэффициентом усиления 3 и 4, селектор противофазных сигналов 5, микроконтроллер с программным обеспечением 6, инфракрасный передатчик цифрового сигнала 7, инфракрасный приемник цифрового сигнала 8, анализатор спектра на базе ЭВМ 9, причем вибропреобразователи 1 и 2 установлены диаметрально противоположно на равных расстояниях от оси вращения детали, их оси чувствительности расположены параллельно друг другу и одинаково направлены, каждый вибропреобразователь 1 и 2 подключен через соответствующий усилитель с регулируемым коэффициентом усиления 3 и 4 к соответствующему входу селектора противофазных сигналов 5.
Устройство работает следующим образом.
Вибропреобразователи 1 и 2, установленные диаметрально противоположно на равных от оси вращения детали расстояниях и с параллельным расположением их осей чувствительности, воспринимающие тангенциальные вибрации (виброускорения), преобразуют их в электрические сигналы, которые затем усиливаются в усилителях с регулируемым коэффициентом усиления 3 и 4 и выравниваются по уровню. Далее сигналы подаются на селектор противофазных сигналов 5, где фильтруются синфазные сигналы, порожденные инерционной массой вибропеобразователей 1 и 2, затем сигнал поступает на микроконтроллер с программным обеспечением 6, преобразуется в цифровой вид и последовательно поступает на инфракрасный передатчик 7, инфракрасный приемник 8 и на анализатор спектра на базе ЭВМ.
В качестве вибропреобразователей используются пьезоэлектрические датчики, преобразующие сигнал виброускорения в значение напряжения.
Предлагаемое устройство позволяет:
измерять среднеквадратические значения тангенциальных виброускорений, виброскорости, виброперемещений, кинематическую точность и плавность работы различных передач, оценивать в реальном масштабе времени спектральные составляющие сигнала, т.е. вести узкополосный гармонический анализ, использовать инфракрасный канал связи для передачи измеряемого сигнала, снимаемого с вращающейся детали на анализирующую и регистрирующую аппаратуру, при этом инфракрасный приемник располагаться на удобном расстоянии по отношению к объекту измерения. Данное преимущество очень существенно и с практической стороны приводит к значительным технологическим упрощениям.
Инфракрасный способ передачи информации обладает более высокой помехозащищенностью по сравнению с радиоканалом, что позволит повысить точность измерения и исключить появление помех в эфире.