Устройство для измерения механической деформации Советский патент 1984 года по МПК G01H1/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при определении механической деформации тел, нагруженных переменными рабочими усилиями, например корпусов поршневых машинных агрегатов . Известно устройство для измерения вибрации, включающее датчик, предуси литель и частотный анализатор Недостатком данного устройства является невозможность использования его для измерения переменной составляющей деформации объектов, не имеющих неподвижных точек, относительно которых могла бы быть измерена дефор мация. К таким объекте.- относятся, в частности, поршневые машинные агре гаты, например дизель-генераторы, установленные на виброизолирующих опорах. При .этом колебания каждой отдельной точки агрегата содержа помимо информативной составляющей, .определяемой внутренними силами и конечной жесткостью, также и составляющие, обусловленные действием на корпус агрегата внешних сил (неуравновешенных сил инерции и других). Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения механических-деформаций, содержащее вибропреобразователи, последовательно соединенные предварительный усилитель, йход которого соединен с выходами вибропреобразователей, преобразователь сигналов, выполненный в виде линии ЭВМ с аппаратурой подготовки данных, частотный анализатор и регистратор 2. Недостатком известного устройства является его конструктивная сложность, заключающаяся в наличии линии ЭВМ с аппаратурой подготовки данных. Цель изобретения - упрощение конструкции. Поставленная цель достигается тем что в устройстве для измерения механических деформаций, содержащем вибропреобразователи, последовательно соединенные-предварительный: усилитель, вход которого соединен с выходом вибропреобразователей, преобразо ватель сигналов, частотный анализато и регистратор, преобр1азователь сигна лов выполнен в ввде последовательно соединенных первого сумматора. Дели.теля, второго сумматора и ключей, установленных на выходах первого cyti матора и делителя, а также первого и второго инверторов с входными и выходными ключами, входные ключи соединены с вибропреобразователя -ш, а выходные - с входом первого сумматора, при зтом второй вход второго сум матора соединен с выходом вибропреобразователя, размещаемого на объекте вдоль линии, соединяющей его крайние точки, а выход второго сумматора подключен к входу частотного анализатора. На фиг. 1 и 2 представлена в двух проекциях схема расположения точек установки вибродатчиков при исследовании деформаций дизель-генераторного агрегата; на фиг. 3 - схема устройства; на фиг. 4 и 5 - векторные диаграммы, поясняющие процессы, происходящие в преобразователе ситналов в ходе измерения деформации. Объектом исследования является дизель-генераторный агрегат, состоящий из дизельного двигателя 1 и электрогенератора 2, соединенных фо- . нарем 3 и рамой 4, виброизолированной от фундамента. Вибродатчики 5, снабженные предварительными усилителями 6, устанавливаются в зависимости от исследуемого вида деформации |В точки 7-15. Выходы предусилителей 6 соединяются с преобразователем 16 сигналов (фиг. 3). Преобразователь 16 имеет входы 17- 21. При 3TOi-J входы 17 и 18 внутри преобразователя 16 соединены через счетверенный ключ 22, имеющий контакты 23 и 24 с инверторам 25. Контакт 24 ключа 22 обеспечивает заземление инверторов 25 и прямое соединение входов 17 и 18 с инвертирующим ,сумматором 26.Сумматор 26 через спаренный ключ 27,имеющий контакты 28 и 29, соединен с делителем 30 и далее с сумматором 31. Параметры делителя 30 подобраны так, чтобы обеспечивалось уменьшение сигнала в 2 раза. Выход 32 преобразователя 16 соединен с частотньм анализатором 33 и при необходимости записи спектра деформации с самописцем 34 уровня. Устройство работает следукндим образом. У дизельного двигателя 1 его неуравновешенные силы и остаточные дисбалансы вращакшщхся частей, являющиеся для корпуса внешними силами, вызывают его вибрацию, как недеформируемого тела, на амортизаторах. В то же время внутренние силы, деиствующие в цилиндре дизеля (например, давлё ше газов), а также высокочастотные внешние силы (удары в сочлен ниях 1еханизма движения, клапанах и т.д.) вызывают деформацию корпуса а регата или его отдельных частей. В результате вибрация измеряемая вибр датчиком 5 в любой из точек агрегата, является суммой вибрации обоих видов. Для определения переменного изгиба (деформаций) корпуса агрегат в вертикальном направлении датчики устанавливаются в точки 7, 8 и 9. При этом линии точек 7 и 9 подключаются к входам 19 и 20, а вибродатчи 5 в точке 8 - к входу 21. Ключ 22 замыкает контакт 24, а ключ 27 - в контакт 28, в результате чего инверторы 25 выключаются, а сумматор 26 соединяется с сумматором 31 через делитель 30. На фиг. 4 показана построенная от некоторого полюса Р век торная диаграмма сигналов S, § и Sg, вьфабатываемых вибродатчиками 5 в соответствующих точках измерения. Сигналы S-7, Sg суммирзгются в сумматоре 26. Полученный сигнал (), пройдя через делитель 30, становится равным SY величине, равной по модулю, но противоположной вибрации, которая имела бы место в точке В в слу чае отсутствия изгибной деформации корпуса. Сумматор 31 обеспечивает сложение сигналов Sg и S, в резуль тате чего полученный сигнал 5 представляет собой изгиб корпуса в точке В относительно линии точек 7-8-9 на данной частоте. Сигнал на выходе 32 будет противофазен сигналу D . Для определения переменной крутильной деформации a peгaтa вибродатчики 5 располагают в точках 7, 9, 10 и 11 рамы, причем линии от точек 7 и 11 подключаются к входам 17 и 18, а линии от точек 9 и 10 к входам 19.и 20. Ключ 22 замыкает контакт 23, в результате чего инверторы 25 включаются, а ключ 27 замыкйрт контакт 29, в результате чего .сумматор 26 соединяется с сумматором 31 непосредственно.. На фиг. 5 показана векторная диаграмма сигналов S, Sg, и S, вырабатываемых в соответствующих точках. На сумматор 26 поступают сигналы, которые можно представить в виде ( )() . При этом первое выражение в скобках характеризует поворот точки 10 относительно точки 7, а .второе-« поворот точки 11 относительно точки 9. Оба поворота происходят на одинаковом радиусе, поэтому в случае отсутствия скручивания оба выражения будут равны и противофазны, в результате чего сигнал на входе сумматора 26,к, следовательно, сумматора 31 должен быть нулевым. Конечная величина сигнала на выходе сумматора (вектор Р) характеризует амплитуду кручения агрегата с данной частотой на базе между точками 7-9 и плече 7-10 (фиг. 2). Аналогично определяется переменная деформация сдвига, например, рамы 4 в горизонтальной плоскости, с той разницей, что сигнал от точек 13 и 14 подается на входы 17 и 18, а сигнал от точек 12 и 15 - на входы 19 и 20. Предложенное устройство является простым и удобным для измерения деормаций в протяженных конструкциях: корпусах, рамах, станинах, фермах и т.д. В частности, HSMepeHife деформации станочных рам позволяет опре-, елить погрешность станков, обусловенную их нежесткостью, и принять еры, направленные на снижение этой огрешности.

/

/

/

фиг Л 7-Si/

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ, содержащее вибропреобразователи, последовательно соединенные предварительный усилитель, вход которого соединен с выходом вибропреобразователей, преобразователь сигналов, частотный ана,лизатор и регистратор, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, преобразователь сигналов выполнен в виде последовательно соединенных первого сумматора, делителя, второго сумматора и ключей, установленных на выходах первого сумматора и делителя, а также первого и второго инверторов с входными и выходными ключами, входные ключи соединены с вибропреобразователями, а выходные - с входом первого сумматора, при этом.второй вход второго суммато- ра. соединен с выходом вибропреобв разрвателя, а выход второго суммато-, ра подключен к входу частотного анализатора.: 00 сд