Оптический вибропреобразователь и способ его установки Советский патент 1988 года по МПК G01H1/00 G01H9/00 

22

сд

о

ч|

го 21

fus.Z

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения гораметров колебаний конструкционных элементов различных сооружений и механических систем, а такисе для измерения перемещений при упругих деформациях различных конструкций.

Цель изобретения - упрощение установки и настройки вибропреобразова- теля о

На фиг,1 изображен оптический вибропреобразователь, ввинченный в конструкционный элемент, с установленным в нем стягивающим резьбовым и инерционным элементами, продольный разрез; на фиГо2 - то же, рабочее состояние, продольный разрез; на фиг.З - вид А на фиг.1.

Оптический вибропреобразователь устанавливается в тело конструкционного элемента 1 (стрингер, шпангоут, переборка и т.п.), имеющего резьбу 2 и представляет собой цилиндрическую винтовую пружину 3 переменного шага с прямолинейной осью и центральным ступенчатым отверстием. Концы пружины выполнены в виде цилиндрических втулок 4 и 5, на которых могут быть установлены (навинчены) инерционные элементы 6 в виде круглых кольцевых гаек с отверстиями 1„ В осевом сечении (фиг.1 и 2) витки пружины 3 имеют форму параллелограмма 8 с боковыми слоронами, параллельными оси пружиныо Прорезь 9, формирующая пружину 3, выполнена с постоянным наклоном своей образующей к оси пружины 3, Торцы цилиндрических втулок 4 и 5 выполнены в виде отражающих плоскостей 10 и 11, перпендикулярных оси прз жины 3, а на внешней ее поверхности выполнены отрезки винтовой линии, образующей в сжатом состоянии пружины 3 совместно с втулками 4 и 5 непрерывную винтовую поверхность в виде резьбы 12, соответствующей резьбе резьбового отверстия 2 конструкционного элемента 1, Кольцевые инерционные элементы 6 (гайки) выполнены с фиксирующим элементом в виде перпендикулярной центральной оси гайки прорези 13, пересекаемой перпендикулярным ей отверстием с резьбой 14, в которо ввернут фиксирующий винт 15, При этом отверстия 7 служат для установки дополнительных винтов (не показаны), предназначенных для балансировки.

Для установки оптического вибро- с преобразователя в резьбовое отверстие конструкционного элемента 1 втулка 4 имеет соосное с осью пружины 3 резьбовое отверстие 16 со ступенчатым переходом 17, В отверстие 16 ввернут

Q резьбовой элемент 18, выполненный в виде винта, головка 19 которого опирается своими заплечиками на плоскую поверхность перехода 20, образованную расточкой центрального отверстия 21

5 во втулке 5. Для удобства вворачивания оптического вибропреобразователя в тело конструкционного элемента 1 на втулках 4 и 5 выполнены по две параллельные лыски 22, Для снятия кон0 центрационных напряжений оба конца

прорези 9 снабжены радиальными отверс тиями 23,

Оптический вибропреобразователь устанавливают на контролируемый кон5 струкционный элемент механической

системы в следующей последовательности,

Для подготовки к установке в тело конструкционного элемента 1 оптичес0 кого вибропреобраэователя необходимо сжать его пружину 3, для чего в центральное ступенчатое отверстие со стороны цилиндрической втулки 5 вводят резьбовой элемент 18, размещают его по оси оптического вибропреобразователя и своей резьбовой частью вворачивают в резьбовую часть центрального отверстия цилиндрической втулки 4 до тех пор, пока не произойдет посадка

д всех витков пружины 3, и не образуется непрерывная винтовая поверхность, образующая резьбу 12, соответствующую предварительно из готовленной резьбе 2 в теле исследуемого констj рукционного элемента 1,

После этого ввинчивают оптический вибропреобразователь в отверстие в теле конструкционного элемента 1 по резьбе 2 до расчетной глубины, затем выворачивают резьбовой элемент 18 из оптического вибропреобразователя поддерживая ключами за лыски 22 цилиндрические втулки 4 и 5 от взаим ного проворота, извлекают из центрального ступенчатого отверстия стягивающий резьбовой элемент 18 и произво-я дят тарировку оптического вибропре- образователя.

5

0

5

314

Так как оптический вибропреобразователь представляет собой две инерционные массы, соосно установленные на упругих элементах различной жесткости с закреплением в единай точке конструкционного элемента, то это позволяет производить контроль за упругими деформациями механических систем в широких пределах.

Для изменения собственных частот колебаний инерционных масс цилиндрических втулок А и 5 на эти втулки могут быть навинчены дополнительные инерционные элементы 6 с фиксирующими винт.ами 15, по периметру которых параллельно отверстию с резьбой 14 могут быть выполнены несколько резьбовых отверстий 7 для установки дополнительных винтов, предназначенных для ба {ансировки и изменяющих в некоторых пределах колеблющуюся инерционную массу.

Центральное отверстие в цилиндрической пружине 3 и цилиндрических втулках 4 и 5 используется при этом для контроля за положен ием отраженного луча от поверхности и дополнительно установленного неподвижного относительно поверхности зеркала (не показано) при одновременном контроле за отражением параллельного первому луча коллиматора от плоскости 11 , Контроль положений отражакицих плоскостей 10 и 11 торцов цилиндрических втулок 4 и 5 с разверткой во времени и по координатам может быть осуществлен двухкоординатным цифровым автоколлиматором с записью информации получаемого сигнала с частотой опроса, по крайней мере в 1 О раз превышающей соб ственную частоту коле баний оптиче ского вибропреобразователя о Оптический вибропреобразователь, установленный в тело конструкционного элемента, служит преобразователем-концентратором потенциальной энергии измеряемой системы в кинетическую энергию масс концевых участков самого оптического вибропреобразователя, которые, подвешенные на упругих связях, представляют собой консервативную механическую систему слабодемпфированных колебаний, критерии устойчивости которой определяют и ее собственные параметры.

Так как направление вектора максимального силового воздействия для оптического вибропреобразователя не

0

имеет существенного значения, а критичным параметром является модуль этого воздействия, то, отмечая максимальное отклонение луча автоколли- матора и зная частоту собственных колебаний суммарных инерционных масс, установленных на цилиндрических втулках 4 и 5, вычисляют амплитуды и фазы колебаний конструктивных элемен тов в исследуемых точках конструкции по фиксированным значения амплитуд отклонения зеркальных плоскостей 10 и 11 от принятого за нулевое положа-

ние значения.

Перестраивая оптический вибропреобразователь на другие собственные частоты, можно повысить точность измеренных амплитуд и фаз колебаний

конструктивных элементов и определить собственные резонансные частоты отдельных конструктивных элементов исследуемой системы. При этом конструкция оптического вибропреобразователя позволяет осуществлять его быструю установку и настройку применительно к различным условиям работы и исследуемым элементам,

Фор мула изобретения

1. Оптический вибропреобразователь содержащий инерционные элементы, установленные на упругом подвесе, о тЛичающийся тем, что, с

целью упрощения установки и настройки, упругий подвес выполнен в виде цилиндрической винтовой пружины ременного шага с прямолинейной

осью, концы пружины выполнены в виде цилиндрических втулок, инерционные элементы установлены на втулках, в осевом сечении пружины ее витки имеют форму параллелограммов с боковыми сторонами, параллельными оси пру жины, торцы втулок выполнены в виде отражающих плоскостей, перпендикулярных оси пружины, а на ее внешней поверхности выполнены отрезки винтовой линии, образующие в сжатом состоянии пружины резьбу,

2,Вибропреобразователь по п,1, отличающийся тем, что в нем инерционные элементы выполнены

в виде гаек, навинченных на втулки, с фиксируу)Р1ими элементами,

3,Способ установки оптического вибропреобразователя на объект, о ч ичающийся тем, что, с

целью упрощения установки и настройки, перед установкой вибропреобразователя в объекте выполняют резьбовое отверстие, соответствующее размеру резьбы пружины, внутри пружины размещают по ее оси стягивающий резьбовой элемент, закрепляют его на втул как и путем завинчивания его по край141507О

ней мере в одну из втулок сжимают жину до образования непрерывной винтовой поверхности, соответствующей резьбовому отверстию в объекте на участке ввинчивания, пружины ввинчивают в отверстие до заданной глубины и извлекают стягиваю1ций резьбовой элемент.

Изобретение относится к области виброизмерительной техники и может применяться для определения параметров колебаний и перемещений при упругих деформациях конструкций. Цель изобретения - упрощение установки и Настройки вибропреобразователЯв Особенностью конструкции является выполнение упругого подвеса втулок 4 и 5, с отражающими поверхностями 10 и 11 на торцах и инерционных элементов 6 в виде пружины 3 с витками, имеющими в сечении форму параллелограмма, и с боковыми сторонами, на внешней поверхности которых выполнены отрезки винтовой линии, образующие в сжатом состоянии пружины непрерывную резьбу. Для установки вибропреобразователя на объекте предварительно выполняют резьбовое отверстие, соответствующее размеру резьбы пружины 3. Внутри преобразователя по его оси размещают стягивающий элемент и путем завинчивания его в одну из втулок 4 или 5 сжимают пружину 3 до образования непрерывной винтовой поверхности. Залем пружину 3 ввинчивают в отверстие до заданной глубины и извлекают стягивающий элемент. 2 с. и 1 3.п. ф-лы, 3 ил. $ (Л

/I

V /0 15

и.г.1

Вид/

иг.З