Устройство для измерения радиального отклонения прецессирующего вала Советский патент 1990 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения радиальных отклонений валов, работающих при переменных температурах и подверженных радиальным деформациям.

Целью изобретения является повышение точности измерения, которое достигается за счет устранения влияния на результат нестабильности Лормы и размеров вала и расстояния Х0 между противолежащими датчиками.

На чертеже показана блок-схема устройства для измерения радиального отклонения прецессируюцего вала.

Устройство содержит шесть датчиков 1-6 перемещения, подключенные к схемам 7-12 измерения соответственно (выполняющим функцию согласования с датчиками перемещения) , которые соответственно подключены к управляющим ключам 13-18. Выходы первой 7 и второй 8 схем измерения подключены к входам первой схемы 19 совпадения, выход которой подключен к управляющим входам третьего 15, четвертого 16 и шестого 18 управляемых ключей. Выходы третьей 9 и четвертой 10 схем измерения подключены к входам второй схемы 20 совпадения, выход которой подключен к управляющим входам первого 13, второго 14 и пятого 17 управляемых ключей. Устройство содержит также первый 21 и второй 22 блоки вычитания, первый 23 и второй 24 блоки деления, блок 25 умножения и блок 26 памяти. Первый вход первого блока 21 вычитания соединен с выходами первого 13 и третьего 15 управляемых ключей. Второй вход перводо блока

21вычитания соединен с выходами второго 14 и четвертого 16 управляемых ключей. Первый вход второго блока

22вычитания соединен с выходами второго 14 и четвертого 16 управляемых ключей. Второй вход второго блока 22 вычитания соединен с выходами пятого 17 и шестого 18 управляемых ключей. Выходы первого 21 и второго 22

0

5

блоков вычитания подключены к входам первого блока 23 деления, выход которого подключен к входу блока 25 умножения . Первый вход второго блока 24 деления соединен с выходами первого 13 и третьего 15 управляемых ключей. Второй вход второго блока 24 деления соединен с выходами пятого 17 и шестого 18 управляемых ключей, а выход блока 24 деления соединен с вторым входом блока 25 умножения, с которым соединен также блока 26 памяти.

Устройство работает следующим образом.

При прецессии вала сигналы на выходах схем 7-12 измерения определяются соответственно выражениями:

0

5

0

Y К

и а+ иХх

у К

п а- ДХ „

Y К

21 а+ ЛХ.

К

Y а-ДХ

К

а+Х , - d X х

у К

13 а+Х1 -ЛХГ

(1) (2)

(3)

И

(4) (5) (6)

где К - коэффициент пропорциональности, зависящей от влияющих факторов, который, вследствие идентичности датчиков перемещения и симметричности их расположения относительно объекта контроля, для всех датчиков перемещения меняется одинаково;

а (XQ-D),

где X р - расстояние между первым 1 и вторым 2, третьим 3 и

X

вертым 4 датчиками перемещения соответственно; диаметр вала, который может меняться вследствие вибраций, гармонических колебаний полых валов, термических деформаций;

взаимное смещение второго 2 и пятого 5, четвертого 4 и шестого 6 датчиков перемещения относительно друг друга;

второго блока 24 деления, сигнал выходе которого равен

на

ХР .Хд

11

а +

- /ах.

Сигналы с выходов первого го 24 блоков деления (9),

10

ка 26 памяти () поступают на блок

25 умножения, на выходе которого сигнал равен

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении. Цель изобретения - повышение точности измерения. Цель достигается за счет устранения влияния нестабильности формы и размеров вала, а также нестабильности расстояния между датчиками перемещения на результат измерения. При равенстве сигналов третьей 9 и четвертой 10 схем измерения срабатывает схема 20 совпадения, открывая управляемые ключи 13, 14 и 17. Сигналы первой 7 и второй 8 схем измерения поступают на входы первого блока 21 вычитания, а сигналы второй 8 и пятой 11 схем измерения поступают на входы второго блока 22 вычитания, с выхода которого, а также с выхода первого блока 21 вычитания сигналы поступают на входы первого блока 23 деления. Сигналы первой 7 и пятой 11 схем измерения поступают на входы второго блока 24 деления, с выхода которого, а также с выхода первого блока 23 деления и блока 26 памяти сигналы поступают на входы блока 25 умножения. В это время ключи 15, 16, и 18 закрыты и сигналы на блоки 21, 22 вычитания и блоки 23, 24 деления не поступают. Когда же расстояния от первого 1 и второго 2 датчиков перемещения до поверхности контролируемого вала становятся равными, срабатывает схема 19 совпадения, открывая ключи 15, 16 и 18, через которые сигналы поступают на блоки 21, 22 вычитания, блоки 23, 24 деления и блок 25 умножения, сигнал с выхода которого не зависит от нестабильности параметров, изменения формы и размеров вала. 1 ил.

сигналы, несущие информацию о радиальном отклонении вала по оси ОХ;

L21 f22

- сигналы, несущие информацию о радиальном отклонении вала по оси ОУ.

Когда расстояния от третьего 3 и четвертого 4 датчиков перемещения по поверхности вала равны, выражения (1) и (2) выполняются строго. Выражения (3) и (4), в свою очередь, выполняются строго, когда равны расстояния до вала от первого 1 и второго 2 датчиков перемещения. При равенстве сигналов с третьей 9 и четвертой 10 схем измерения срабатывает схема 20 совпадения, открывая первый 13, второй 14 и пятый 17 управляемые ключи. Сигналы с выходов первой 7 и второй 8 схем измерения поступают на входы первого блока 21 вычитания, на выходе которого появляется сигнал

v -

- 11 Х11

Сигналы с выходов второй 8 и пятой 11 схем измерения поступают на входы второго блока 22 вычитания, на выходе которого появляется сигнал

Y -У

н мз

кх.

(8)

(а-4Хх)(а+Хг ДХХ)

Сигналы с выходов первого 21 и второго 22 блоков вычитания поступают на входы первого блока 23 делания, сигнал на выходе которого равен

(Y«-Yji) 2 (§±хл14 хх) () X, (a+AXj

Сигналы с выходов первой 7 и пятой 11 схем измерения поступают на выходы

5

0

5

0

л Xj (YjilXii l

9 Y (Y -Y )

Ј I 141 I14(11)

12 А 13

В это время третий 15, четвертый 16 и шестой 18 управляемые ключи закрыты, и сигналы с третьей 9, четвертой 10 и шестой 12 схем измерения на блоки вычитания и деления не поступают.

По мере дальнейшего движения вала первый 13, второй 14 и пятый 17 ключи закрываются. Когда расстояние от первого 1 и второго 2 датчиков перемещения до поверхности вала становятся равными, срабатывает схема 19 совпадения, открывая третий 15, четвертый 16 и шестой 18 управляемые ключи. Через них сигналы с третьей 9 и четвертой 10 схем измерения поступают на входы первого блока 21 вычитания, на выходе которого появляется сигнал

35

Lli хи

2К и X у

-

а & v

(12)

Сигналы с выходов четвертой 10 и шестой 12 схем измерения поступают на входы второго блока 12 вычитания, на выходе которого появляется сигнал

40v-v

v v (ill

Yn Чз (a-4Xv)(a+Xr ДХуГ UJ;

Сигналы (12) и (13) с выходов первого 21 и второго 22 блоков вычитания пос- 45 тупают на входы первого блока 23 деления, сигнал на выходе которого равен

50

IbailiiL - .1- ( по

(Y14-Y13)X, (а+ДХу)

Сигналы с выходов третьей 9 и шестой 12 схем измерения поступают на входы второго блока 24 деления, на выходе которого появляется сигнал

55

(15)

YJZJ

Y я™ ( Д X у)

Сигналы с выходов первого 23 и второго 24 блоков деления и сигнал блока

26 памяти, ранный

Jk

, поступают на

блок 25 умножения, на выходе которого появляется сигнал

ii.2

и XzizXiil /

17 V

71

(Y,,-Y-J

16)

23J

Величина Х1 - постоянная для данной измерительной системы обеспечивается достаточно легко, вследствие небольшого ее значения по сравнению с размерами вала.

Величина ДХ в соответствии с выражениями (11) и (16) определяет отклонение вала в результате прецессии в направлениях взаимно перпендикулярных осей координат ОХ и ОУ соответственно и не зависит от изменения под действием влияющих факторов коэффициентов К, нестабильности параметра а , зависящего от изменения формы и

размеров вала, расстояния

Х0 между

противолежащими датчиками.

Технико-экономическая эффективность применения предлагаемого изобретения в следующем. Первичные преобразователи отклонений прецессирующих валов турбин работают при высоких температурах. Полые валы подвержены гармоническим колебаниям, вибрациям, приводящим к изменениям их радиальной формы и размеров. По этой причине могут возникать значительные погрешности измерения.

Применение предлагаемого изобретения позволит значительно повысить точность измерения отклонений прецессирующих полых валов, подверженных высоким вибрациям, температурным деформациям и температурным ударам, например, в турбостроении, двигателе- строении и т.д.

Формула изобретения

Устройство для измерения радиального отклонения прегрессирующего вала, содержащее четыре датчика перемещения устанавливаемые над поверхностью вала в одной плоскости на одинаковом расстоянии один от другого, четыре схемы измерения, две схемы совпадения, четыре управляемых ключа, два блока вычитания, блок деления, блок умножения и блок памяти, первый и второй датчики перемещения соединены соответственно с входами первой и вто55

0

5

0

5

0

0

5

5

5

рой схем измерения, выход первой схемы измерения соединен с первым входом первой схемы совпадения и входом первого управляемого ключа, выход второй схемы измерения соединен с вторым входом первой схемы совпадения и входом второго управляемого ключа, третий и четвертый датчики перемещения соединены соответственно с входами третьей и четвертой схем измерения, выход третьей схемы измерения соединен с первым входом второй схемы совпадения и входом третьего управляемого ключа, выход четвертой схемы измерения соединен с вторым входом второй схемы совпадения и входом четвертого управляемого ключа, выход первой схемы совпадения соединен с управляющими входами третьего и четвертого управляемых ключей, выход второй схемы совпадения соединен с управляющими входами первого и второго управляемых ключей, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено пятым и шестым датчиками перемещения,, устанавливаемыми па осях, соединяющих первый и второй, третий и четвертый датчики перемещения соответственно и смещенными по этим осям относительно второго и четвертого датчиков перемещения соответственно на известную величину Xfi, пятой и шестой схемами измерения, пятым и шестым управляемыми ключами и вторым блоком деления, первый вход первого блока вычитания соединен с выходами первого и третьего управляемых ключей и первым входом второго блока деления, второй вход первого блока вычитания соединен с выходами второго и четвзр- того управляемых ключей и первым входом второго блока вычитания, второй вход второго блока деления соединен с выходами пятого и шестого управляемых ключей и вторым входом второго блока вычитания, пятый и шестой датчики перемещения соединены соответственно с входами пятой и шестой схем измерения, выходы которых соединены соответственно с входом пятого и шестого управляемых ключей, управляющие входы которых соединены соответственно с выходами второй и первой схем совпадения, первый вход первого блока деления соединен с выходом первого блока вычитания,

91562674Ю

второй вход - с выходом второго бло- торого соединен с выходом второго блока вычитания, а выход-с первым вхо- ка деления, третий вход - с выходом дом блока умножения, второй вход ко- блока памяти.