Устройство для измерения износа детали Советский патент 1993 года по МПК B60T17/22 B61L25/02 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно, к устройствам для испытания тормозных устройств и может быть использовано при измерении величины износа вращающихся деталей,

Известны бесконтактные устройства передачи и обработки информации с вращающихся деталей, основанные на радиотелеметрических методах измерения.

Однако эти устройства обладают рядом недостатков: они требуют расположения на вращающихся деталях части измерительной аппаратуры, в том числе, активных элементов с первичными измерительными преобразователями, что приводит к усложнению аппаратуры, а следовательно, к снижению надежности, а также к ухудшению помехоустойчивости измерительных устройств.

Наиболее широко применяются бесконтактные промежуточные преобразователи реактивного типа: емкостные и индуктивные. Преобразователи емкостного типа имеют ограниченный диапазон измерения. Кроме того, все способы передачи и обработки сигналов с вращающихся деталей с помощью реактивных бесконтактных промежуточных преобразователей имеют низкую точность- измерения, так как передаваемый сигнал, кроме полей (информативной) составляющей содержит и неинформативную составляющую из-за изменения параметров первичных и промежуточных преобразователей.

Известны устройства для считывания информации с перфокарт, устройство, содержащее направляющую, фотоэлектрический датчик, два световода, одни торцы которого соединены вместе, а другие разнесены на расстоянии друг относительно друга, линейный световод и источник .излучения и устройство, содержащее вращающийся диск с отверстиями, входные световоды с источниками излучения и выходные световоды. Торцы обоих световодов расположены в плоскости вращения диска, входные торцы первого световода соединены вместе и установлены напротив источника излучения, выходные торцы второго световода установлены напротив фотоприемников.

Эти устройства не могут быть использованы для измерения величины износа вращающихся деталей по следующим причинам:

носителем информации в этих устройствах является деталь с отверстиями (карта или диск) и использовать этот принцип при измерении износа деталей практически невозможно, так как при малом диапазоне величины износа размер отверстия будет соизмерим с шагом их расположения, т.е. все отверстия будут представлять сплошную прорезь и, следовательно, уже не будет реализован принцип дискретных измерений; при большой толщине измеряемой детали технологически сложно выполнить отверстия и осуществить их подсветку;

при биении детали, превышающим по0 перечный размер световода, устройство будет неработоспособно, так как световоды должны быть расположены на близком расстоянии от соответствующих отверстий из- за угла расходимости и при биении

5 нарушается соответствие между отверстием и световодом.

Наиболее близким к изобретению явля-. ется устройство для измерения износа фрикционных накладок, содержащее датчик

0 линейного износа, выполненный в виде блока световодов, входные и выходные концы которого соединены вместе и установлены в плоскости, параллельной плоскости нормального сечения фрикционной накладки и

5 прибор, измеряющий постоянную составляющую сигнала, пропорциональную величине износа.

Однако это устройство не может быть применено для измерения и износа враща0 ющихся деталей, так как его конструкция выполнена-на неподвижной детали, при выполнении такой конструкции на вращающейся детали, на результат измерения будут оказывать влияние прозрачность сре5 ды и скорость вращения детали, так как фотопреобразователи регистрируют интегральный поток от импульсов .излучения источника света, зависящий в свою очередь от длительности регистрации, кроме

0 того, на точность измерения будут оказывать влияние смешение оптических осей световодов из-за технологии изготовления датчика.

Цель изобретения - расширение обла5 сти использования путем измерения износа вращающейся детали.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем датчик линейного износа, представляющий собой располо0 женные в плоскости нормального сечения детали контрольные световоды, одни концы которых соединены и все концы выведены на поверхность детали, а в средней части контрольные световоды расположены под

5 контролируемой поверхностью один под другим параллельно ей и друг другу, источник света, установленный напротив соединенных концов контрольных световодов, и фотоприемники, связанные оптически с другими концами контрольных световодов.

между источником света, фотоприемниками и световодами установлен экран с дополнительными световодами, через один из которых источник света связан оптически с соединенными концами световодов, а через другие фотоприемники связаны с другими концами контрольных световодов, между источником света, фотоприемниками и световодами установлен экран с дополнительным световодами, через один из которых источник света связан оптически с соединенными концами световодов, а через другие фотоприемники связаны с другими концами контрольных световодов, которые расположены друг от друга на расстоянии, определенном из соотношения

, , где R - радиус светового пятна:

L - расстояние между экраном и концами световодов;

GVi - угол расходимости излучения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения износа вращающихся деталей, выполненное в виде набора световодов, установленных в плоскости износа вращающейся детали, не содержит фиктивных элементов измерительной цепи, пространственное расположение выходных торцов датчика позволяет преобразовать величину износа в логическую комбинацию бинарных сигналов, что исключает влияние неинформативной составляющей (пимех) на результат измерения, а пик-детекторы на выходе блока усилителей позволяют исключить влияние на результат измерения длительности регистрации, а следовательно, и изменения скорости вращения и несоосности оптических осей соответствующих световодов.

На чертеже изображено устройство для измерения и контроля износа вращающихся деталей.

Датчик линейного износа 1 выполнен в виде набора световодов, расположенных параллельно плоскости износа в канале вращающейся детали 2, напротив которой установлена подвижная фрикционная накладка 3. Входные торцы датчика 1 соединены вместе и установлены на уровне выходного торца световода 4 от источника света 5, которым может служить, например, лазер,

Выходной торец световода 4 расположен на неподвижном экране б на одном расстояний от оси вращения 00 с входными торцами световодов датчика линейного износа 1. Выходные торцы световодов датчика 1 разнесены вдоль радиальной линии

0

5

по плоскости вращающейся детали 2 на расстоянии h друг относительно друга.

Расстояние между световодами h определяется из условия исключения взаимной засветки

Oh, где R - радиус светового пятна;

L - расстояние между торцами световодов;

©h - угол расходимости излучения, определяемый по формуле 6b arcsln Vn - n2

где пт и П2 - соответственно показатели преломления сердцевины и оболочки волокна.

Входные торцы световодов 7 расположены на неподвижном экране 6 на соответствующем одинаковом расстоянии от оси вращения 00, что и выходные торцы свето0 водов датчика 1. Выходные торцы приемных световодов 7 установлена напротив фотопреобразователей 8, которые преобразуют импульсы светового потока в импульсы электрического тока. Электрический ток на

5 выходе фотопреобразователя усиливается блоком усилителей 9, VRC-цепочки 10 на выходах усилителей служат для запоминания амплитуды выходного импульса тока, Выходы блока пик-детекторов 10 соединены со входами логической схемы с индикатором 11, которая преобразует логическую комбинацию, соответствующую определенной величине износа, в цифровой код.

Устройство работает следующим образом.

При вращении детали 2 один раз за период вращения выходные торцы датчика линейного износа 1 совпадают с входными торцами приемных световодов 7 и световой поток от источника 5 по световодам датчика 1 поступает через приемные световоды 7 на преобразователи 8, где преобразуются в фо- тоток, который поступает затем на блок усилителей 9 и преобразуется в постоянное

5 напряжение в блоке пик-детекторов 10. В

результате на выходах пик-детекторов 10

присутствует высокий уровень напряжения,

соответствующий логической единице.

В процессе работы тормозного устрой0 ства фрикционная накладка 3 зажимает вращающуюся деталь 2, в результате чего происходит износ поверхности деталей 2, 3, что ведет к перетиранию световодов датчика 1. при этом на соответствующий этому

5 световоду преобразователь 8 не поступает световой поток, таким образом, на выходе соответствующего усилителя 9 и пик-детектора 10 выходной сигнал отсутствует. Таким образом при работе на выходах пик-детек0

5

0

торов 10 образуется логическая комбинация единиц и нулей, которая поступает на вход логической схемы 11. где преобразуется в цифровой код, соответствующий величине износа детали 2.

При внедрении устройства для измерения и контроля износа вращающихся деталей в составе автоматизированных систем для научных исследований узлов и агрегатов транспортных машин сокращается время ресурсных испытаний за счет исключения разборки и сборки узлов и агрегатов, а следовательно, и сокращается время разработки новых конструкций транспортных машин....-. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Устройство для измерения износа детали, содержащее датчик линейного износа, представляющий собой расположенные в детали в плоскости нормального ее сечения контрольные световоды, одни концы которых соединены и все концы выведены на поверхность детали, а в средней части контрольные световоды расположены под контролируемой поверхностью параллельно ей и параллельно друг другу один под другим, источник света, установленный напротив первых концов контрольных световодов, и

фотоприемники, связанные оптически с другими концами контрольных световодов, отличаю щ е е с я тем, что, с целью с целью расширения области использования путем измерения износа вращающейся детали.

между источником света и фотоприемниками и световодами установлен экран с дополнительными световодами, через один из которых источник света связан оптически с одними концами первых световодов, а через

другие - фотоприемники связаны с другими концами первых световодов, которые расположены друг от друга на расстоянии h, определяемом из соотношения 6U,

где R - радиус светового пятна;

L- расстояние между экраном и концами световодов;

Фг- угол расходимости излучения.

Использование: транспортное машиностроение, а имен но ;в устройствах для испытания тормозных устройств, может быть использовано при измерении величины износа вращающихся деталей. Сущность изобретения: содержит датчик линейного износа 1, вращающуюся деталь 2 фрикционную накладку 3, световоды 4, источник света 5, экран 6 световоды 7, фотопреобразователь 8, усилитель 9, VRC-цепочки 10, инди- като р ы 11. 5-6-3-1 -7-8-9-11. 1 ил.