Устройство для динамических испытаний опор скольжения Советский патент 1989 года по МПК G01L11/00 G01L11/02 G01L7/08 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь- овано для исследования работы опор ({скольжения.

I Цель изобретения - повьшение точности измерений за счет повышения зазрешающей способности устройства 1 расщирение функциональных возможностей устройства за счет возможности Измерения угловой скорости вращения. На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, общий вид-, на фиг.2 - схема оптического взаимодействия 1ПЛОСКОГО дна стакана и зеркала; на фиг.З - схема прохождения световых лучей между коническими стенками. Устройство содержит источник 1 коллимированного светового излучения с длинами , и волн, оптически взаимодействующий с делителем 2 и зеркалом 3, установленным под углом 45 к оси цапфы 4, вращающейся во втулке 5. Преобразователь 6 давления установлен по оси цапфы 4 и содержит корпус 7 и оптический чувствительный к перемещению элемент 8, выполненный в форме стакана с коническими боковыми стенками, угол наклона которых к оси равен 45°, и плоским дном, поверхность 9 которого вьтолнена зеркальной, и оптически взаимодействует с источником 1 света, плоским зеркалом 10, установленным параллельно

ей на расстоянии L, и. позиционно-чув- ствительным фотоприемником 11 фотоэлектрического преобразователя, выполненного -в виде блока, состоящего из трех фотоприемников, в который, кроме фотоприемника 11, также входят фотоприемники 12 и 13 (один из которых, например 13, является четьфех- координатным), которые оптически взаимодействуют с частотно-селективным фильтром 14, выполненным в виде прозрачной пластины, на которую нанесено частотно-селективное покрытие, 5 пропускающее световое излучение с длиной волны, равной , , и отражаю- щее излучение с длиной волны, равной -д . При этом пластина фильтра 14 установлена таким.орразом, что световое 0 излучение с длиной волны, равной Л, , проходит на. фотоприемник 13, а отраженное световое излучение поступает на фотоприемник 12. Частотно-селективный фильтр 14 оптически взаимодей- 5 ствует с коническими стенками элемента В, на отражающую поверхность которых нанесен растр в виде равномерно расположенных по окружности частотно-селективных полос 15, выполненных- 30 путем нанесения на коническую поверхность частотно-селективных слоев, отражающих излучение только длины волны, равных Л, . при этом под слоями поверхность конических стенок выполиена свстопоглоп1ающей. Внутренняя полость преобразователя 6 давления заполнена жидкостью 16 и через систему каналов 17 в корпусе цапфы 4 гидравлически связана с диафрагмой 18, установленной заподлицо с внешней поверхностью цапфы. Герметичность преобразователя 6 и возможность перемещения элемента 8 осуществляют путем связи его с корпусом 7 упругой связью 19, например сильфоном. Фотоприемники 11-13 электрически связаны с блоком 20 регистрации.

Устройство работает следующим образом.

При вращении цапфы 4 во втулке 5 происходит изменение давления, действующего на диафрагму 18, которая, прогибаясь, создает давление в жидкости 16, которое через каналы 17 передается к преобразователю 6 давления, в результате чего чувствительный элемент 8 перемещается в корпусе 7 вдоль оси, растягивая упругую связь (сильфон) 19, и изменяя зазор L между поверхностью 9 и плоским зеркалом 10 (фиг.2). Падающий на .делитель 2 луч света от источника 1 делится на два луча, один из котррых под углом об падает на поверхность 9 а другой, после отражения от зеркала 3, падает на коническую поверхность элемента 8, дважды отражается от нее и поступает на частотно-селективный фильтр 14. При этом луч, падающий на поверхность 9, претеррева- ет многократное отражение между ней и плоским зеркалом 10, пока при последнем отражении от поверхности 9 не попадет на фотоприемник 11. При изменении давления в полости преобразователя 6 происходит смещение элемента 8 вдоль оси на величину Д, зависящую от давления, что приводит к изменению зазора L между поверхностью 9 и зеркалом 10, в результате чего световой луч, падающий на фотоприемник i1 смещается относительно предыдущего положения на величину f (фиг.2), Из геометрических соотноДшений (фиг.2) видно, что f

где N - число отражений светового луча от поверхности 9, причем при постоянных размерах зеркала 10 угол oL зависит только от N, которое можно менять, изменяя величину зазора

5

0

5

0

при этом появляется возможность регулировать как чувствительность устройства к изменению давления, так и диапазон измерения. Вследствие того, что изменение положения луча относительно фотоприемника 11 происходит только при осевом смещении элемента 8, то такие факторы, как биение цапфы 4, эксцентриситет установки и несоосность преобразователя 6 и цапфы 4 не оказывают влияние на точность измерений давления.

Кроме давления устройство дает возможность одновременно измерять скорость вращения цапфы 4, направление и величину ее радиального биения. Это осуществляется следующим образом. Луч А (фиг.З) отражается от зеркала 3 и параллельно оси цапфы 4 падает на коническую .поверхность элемента 8, дважды отражается от нее и направляется в обратном направлении (луч А ), параллельно падающему. Так как на коническую поверхность элемента 8 нанесен растр в виде равномерно расположенных по окружности частотно- селективных полос 15, тр. при вращении цапфы 4 луч А, содержащий излучение с длинами волн, равными А| и Д, поочередно отражается -то от зеркального покрытия конической поверхности, то от частотно-селективного

с покрытия, . которое отражает только часть луча А, содержащую излучение с длиной волны, равной Л, . Луч А поступает на частотно-селективный фильтр 14, который пропускает на че0 тьфехкоординатный фотоприемник 13 излучение с длиной волны, равной А, , и отражает на фотоприемник 12 излучение с длиной волны, равной Ла- Вследствие того, что в луче А излу с чение с такой длиной волны присутствует тс тько при отражении луча А от. зеркальных участков конической поверхности, то при вращении цапфы 4 на фотоприемник 12 будет поступать излучение в виде последовательности световых импульсов, частота следования которых характеризует скорость вращения. Часть луча А , проходящая на фотоприемник 13, не зависит от

ее скорости вращения, так как содержит - только свет с длиной волны, равной Т(, которьй отражается как от частотно-селективных полос 15, так и от остальной зеркальной поверхности ко50

1451564

йуса, но зато его положение относи- ельно центра фотоприемника 13 будет ijieHHTbCH в зависимости от направле- и амплитуды биений цапфы 4, Если И исходном положении фотоприемник 13 л гстановлен так, Что луч А попадает его центр, то при появлении биения, Например, с амплитудой S (фиг.З), А сместится на величину, равную |s, в положение В, а фотоприемник 13 выработает электрический сигнал, ха- йактеризующий величину и направление (5иения. При этом за счет удвоения амплитуды биения повышается точность измерения.

Электрические сигналы с фотопрнгмников 11-13 поступают в блок 20

регистрации, где преобразуются в неэбходнмую форму, удобную для изуче--

ния.

I

|аЕ ормула изобретения

i .

I Устройство для динамических испы- таний опор скольжения, содержащее по Ьссть, вьшолненную в цапфе и закры- Гтую мембраной, установленной на ци- {линдрической поверхности цапфы, опти |ческий чувствительный к перемещению элемент с зеркальной поверхностью и сильфон, размещённые соосно в торце iцапфы по ее оси, при этом напротив I чувствительного к перемещению эле- мента установлены светоделительная

фиг. 2

4

пластина и зеркало под углом 45 к оси цапфы, источник света и фотоэлектрический преобразователь, при этом полость, вЬшолненная в цапфе, заполнена жидкостью и .гснабжена каналом, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных гвозможностей, оно снабжено неподвижным плоским зеркалом и частотно-селективным фильтром, а оптический чувствительный к перемещению элемент выполнен в виде стакана с ионической стенкой, внутренняя поверхность которой вместе с плоским дном стакана выполнена зеркальной, причем на зеркальной поверхности конической :стенки стакана нанесен растр в виде равномерно расположенных по окружности частотно- селективных полос, согласованных по диапазону волн пропускания с частотно-селективным фильтром, при этом дно стакана размещено на дне сильфо- на, полость которого соединена с каналом и заполнена -жидкостью, плоское зеркало размещено напротив и параллельно ДНУ- стакана, а фотоэлектри- . ческий преобразователь выполнен в виде блока, состоящего из трех фотоприемников, один из которых оптически связан с плоским дном стакана, а второй и третий через.частотно-селективный фильтр - с конической стенкой стакана.

Л S

Изобретение относится к измери- - тельной технике и может быть использовано для исследования работы.опор скольжения. Целью изобретения является повьшение точности измерений и распшрение функциональных возможностей за счет измерения угловой скорости вращения. Устройство содержит полость, вьшолненную в цапфе 4, с мембраной 18. Полость каналом соединенао

вниипи

.Заказ 7071/40

Тираж 788 Подписно

пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная,

щи1.з

Тираж 788 Подписное