Устройство для виброиспытаний вращающихся колес и дисков Советский патент 1993 года по МПК G01H17/00 

(Л

С

Использование: изобретение относится к испытательной технике, а именно к системам управления вибрационными испытаниями. Сущность: в известное устройство для виброиспытаний дополнительно введены блок автоматической подстройки частоты 3, управляемый генератор 4, блок суммирования 5, аттенюатор 6, ключ 7, тензодатчик 13, блок дискретного измерения 14, между которыми установлены новые связи. 2 ил.

О

ел ю

чО

ел

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к системам управления вибрационными испытаниями.

Цель изобретения - повышение точности качества виброиспытаний.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит программное устройство Ч; функциональный преобразователь 2, блок АПЧ 3, управляемый генератор 4, блр.к 5 суммирования, аттенюатор 6, ключ 7, усилитель 8, электромагнитный вибратор 9, испытуемый обьект 10, привод 11, датчик 12 скорости вращения, тензодатчик 13, блок 14 дискретного измерения, причем привод 11 вращения соединен с испытуемым объектом 10 и датчиком 12 скорости вращения, блок 3 автоматической подстройки частоты соединен со входом управляемого генератора 4, выход которого подсоединен к первому входу аттенюатора, выход тензодатчика 13 подсоединен ко входу блока 14 дискретного измерения, первые три входа.программного устройства 1 подсоединены соответственно к первым трем вхо- дам функционального преобразователя 2, первый вЈ1ход которого подключен к первому входу блока 3 автоматической подстройки частоты, а второй - ко второму входу управляемого гене ратора 4, четвертый выход программного устройства 1 подключен к первому входу блока 5 суммирования, выход которого подсоединен ко второму входу аттенюатора б, выход которого через ключ 7 подсоединен ко входу усилителя 8, выход которого подключен ко входу вибратора .9, выход датчика 12 скорости вращения подсоединен к четвертому входу функционального преобразователя 2, первый и второй выходы блока 14 дискретного измерения подключены соответственно ко второму входу блока 3 автоматической подстройки частоты и ко второму входу блока 5 суммирования, третий выход блока 14 дискретного измерения подсоединен к управляющему входу ключа 7.

Принцип работы устройства основан на следующем. Во время работы электромагнитного вибратора получать информацию с тензодатчика невозможно из-за сильных электромагнитных помех. Поэтому целесообразно чередовать работу вибратора с паузами. После отключения вибратора электромагнитные колебания затухают за один-два периода механических колебаний диска. В то же время механические колебания затухают в 100-150 раз медленнее. Двух колебаний достаточно, чтобы запомнить значение амплитуды и фазы колебаний и использовать в системе управления вибратором, а также для получения информации в реальном процессе.

Устройство работает следующим образом. Программное устройство 1 формирует

три аналоговых сигнала, которые поступают с |Первых трех выходов программного устройства 1 на первые три входа функционального преобразователя 2. Функциональный преобразователь 2, на четвертый

0 вход которого поступает сигнал сдатчика 12 скорости вращения, формирует сигнал переменного напряжения, частота которого равна частоте вперед бегущей волны вращающегося с заданной скоростью колеса 10. С

5 выходов функционального преобразователя 2 сигнал поступает на первые входы блока 3 АПЧ и управляемого генератора 4. Сигнал с выхода тензодатчика 13 поступает на вход блока 14 дискретного измерения, с

0 первого выхода которого сигнал подается на второй вход блока 3 АПЧ. Таким образом, в блоке 3 АПЧ происходит сравнение фаз заданного ч фактического переменных напряжений. В случае рассогласования фаз

5 блок 3 АПЧ формирует сигнал, который поступает на второй вход управляемого генератора 4. При этом происходит подстройка частоты выходного напряжения управляе- . мого генератора 4 на резонанс.

0 с четвертого выхода программного устройства 1 сигнал, пропорциональный частоте колебаний колеса 10, поступает на первый вход блока 5 суммирования, на второй вход которого поступает сигнал, про5 порциональный частоте фактических колебаний, со второго выхода блока 14 дискретного измерения. Разностный сигнал с выхода блока 5 суммирования подается на второй вход аттенюатора б, на первый вход

0 которого сигнал поступает с выхода управляемого генератора 4. В аттенюаторе б синусоидальный сигнал, поступивший с выхода управляемого генератора 4, ослабляется до амплитуды, величина которой оп5 ределяется уровнем сигнала, поступающего с выхода блока 5 суммирования.

Сигнал с выхода аттенюатора 6 подается через ключ 7 на вход усилителя 8, с выхода которого напряжение поступает на вход

0 вибратора 9, который возбуждает колебания в колесе 10 на резонансной частоте. Паузы в работе усилителя 8 и вибратора 9 достигаются размыканием ключа 7 по команде с блока 14 дискретного измерения. В

5 момент паузы происходит запоминание амплитуды и частоты собственных колебаний в колесе 10. После этого с блока 14 дискретного измерения, с его третьего выхода, по-о дается сигнал на ключ 7, который на этом замыкается. Напряжение с аттенюатора 6,

скорректированное по амплитуде и частоте с учетом последних данных, полученных с первого и второго выходов блока дискретного измерения 14, поступает на вход уси- .лителя 8, формирующего сигнал резонансной частоты на электромагнитный вибратор.

Устройство может быть реализовано на стандартной аппаратурной базе комплекса КТС ЛИУС (СУПС) и логических элементах серии К155.

На фиг. 2 представлена блок-схема блока дискретного измерения. Рассмотрим принцип действия блока дискретного измерения (БДИ) 14. Анализ работы БДИ начнем с момента отключения вибратора 4. В это время на счетчик 17 приходит сигнал Сброс со счетчика 20. Выходы счетчика 17 обнуляются и на соответствующие входы компаратора 15 и нормально замкнутого ключа 30 сигнал не подается.

Компаратор 15, который до этого находился в нерабочем состоянии, так как на вход ему был подан большой сигнал смещения, теперь начинает преобразовывать синусоидальный сигнал, поступающий с тензодатчика 13, в прямоугольные импульсы положительной полярности. С выхода компаратора 15 импульсы поступают на вход счетчика 17, который начинает их считать.

Сигналы с тензодатчика 6 поступают одновременно на вход устройства 16 преобразования синусоидального сигнала в абсолютное значение. С выхода устройства 16 сигнал через ключ 30 поступает на вход запоминающего устройства 23, После отсчета определенного числа импульсов счетчиком 17 на одном из разрядов его выхода (номер разряда выбирается в зависимости от частоты колебаний изделия и других факторов) появляется логическая единица, которая подается на вход устройства сброса 29, которое выдает сигнал на стирание предыдущей информации в запоминающем устройстве 23. После этого осуществляется запоминание текущего сигнала, поступающего с устройства 16 на вход запоминающего устройства 23. С выхода 23 сигнал поступает на управляющий вход регулируемого усилителя 28, который представляет собой аттенюатор.

С выхода компаратора 15 импульсы одновременно поступают на вход устройства инверсии 22 (оно необходимо для повышения надежности срабатывания схемы). С выхода устройства инверсии 22 импульсы поступают на вход схемы ИЛИ-НЕ 24, с выхода которой они поступают на вход счетчика 18, на другой вход которого (тактовый)

подаются прямоугольные импульсы через схему ИЛИ-НЕ 25 с генератора прямоугольных импульсов 31 (частота генерации выше частоты колебаний изделия не менее чем на 5 2 порядка). Таким образом, счетчик 18 считает импульсы, поступающие с 31 в течение одного импульса, поступающего с компаратора 15. Затем схема ИЛИ-НЕ 24 выдает сигнал на сброс всех разрядов счетчика 18.

0 Импульсы с 31 одновременно считаются счетчиком 19, на ход которого они подаются через схему повторения 26, а следовательно, на пол-такта раньше, чем на вход счетчика 18. Все разряды выходов счетчиков 18,

5 19 подключены ко входам схемы совпадения 27. При совпадении сигналов во всех разрядах выходов счетчиков схема совпадения 27 выдает на выходе Логическую единицу. Сигнал с выхода 27 поступает на вход

0 счетчика 21 и одновременно на вход счетчика 19, что приводит к сбросу всех разрядов его выхода в нулевое состояние.

После отсчета необходимого числа импульсов счетчик 17 на следующем разряде

5 выхода выдает логическую единицу, которая подается на вход ключа 7 (фиг. 1) (и вибратор включается) и на входы схем ИЛИ- НЕ 24 и 25, что приводит к тому, что счетчик 18 перестает считать, и информация из него

0 не стирается. Появление 1 на компараторе 15 переводит его в нерабочее состояние. Система переходит в режим автогенерации, т.е. на выходе схемы совпадения 27 все так же появляются импульсы той же частоты и

5 длительности благодаря тому, что счетчик 18 не изменяет своего состояния, С выхода счетчика 21 импульсы подаются на тактовый вход счетчика 20 и на вход компаратора 32, с выхода которого переменное напряжение

0 прямоугольной формы подается на второй вход блока АПЧ 3 (фиг. 1). С выхода регулируемого усилителя 28 постоянное напряжение с амплитудой, пропорциональной сигналу с выхода запоминающего устройст5 ва 23, подается на второй вход блока сумми- рования. Счетчик считает импульсы, поступающие на его вход, и после заданного числа импульсов, что соответствует заданному времени работы вибратора, на

0 определенном разряде выхода счетчика появляется логическая единица; которая производит сброс счетчика 17, что приводит к тому, что вибратор 9 отключается, а компаратор 15 переходит в рабочее состояние.

5 Таким образом, цикл завершается.

Для запуска устройства предусмотрен ключ SA, кратковременным нажатием которого положительное напряжение подается на вход компаратора и на управляющий вход ключа 7. После отпускания ключа устройство переходит в автоматический режим.

Система может быть реализована на логических элементах серии К155, операционных усилителях серии К140, транзисторах, реле.

Программное устройство 1 и функциональный преобразователь 2 могут быть реа- лизованы на элементах комплекса технических средств для локальных информационно-управляющих систем и средств управления с переменной структурой.

Программное устройство 1 может быть реализовано из трех субблоков ПЗРА- Ф5183 и трех субблоков БМУР1-Ф5206. Субблок ПЗРА представляет собой переменный резистор, а субблок БМУР1 в данном случае используется в качестве преобразователя сопротивления в напряжение. Таким образом, выставляя на субблоках ПЗРА значения коэффициентов в процентах, на выходах субблоков БМУР1 получаем напряжения.

Функциональный преобразователь в предлагаемом устройстве может быть реализован следующим образом: блоки 8, 14 (фиг. 1) возведения аналогового сигнала в квадрат - субблоки Ф5178 (БМАУ1); блоки 9, 11 суммирования - субблоки Ф5173 (БМАС1)Г блок 10 извлечения квадратного корня - субблок Ф5178 (БМАУ1); блоки умножения 13, 15 - субблоки Ф5178 (БМАУ1); преобразователь 12 напряжение-частота - субблок Ф5205(БПНС4).

Предлагаемое устройство позволяет повысить качество виброиспытаний вращающихся изделий за счет точного поддержания задания р ежимов.

Формул а изобретени я Устройство для виброиспытаний вращающихся колес и дисков, содержащее программный блок, функциональный преобразователь, последовательно соединенные привод вращения контролируемого объекта и датчик скорости вращения, усилитель, отличающееся тем, что, с целью повышения точности виброиспытаний, оно

снабжено последовательно соединенными блоком автоматической подстройки частоты, управляемым генератором и аттенюатором, блоком суммирования, последовательно соединенными тензодатчиком, предназначенным для установки на контролируемым объекте, и блоком дискретного измерения, ключом, первые три выхода программного устройства подключены соответственно к первым трем входам функционального преобразователя, первый выход которого подключен к первому входу управляемого генератора, а второй вход - к первому входу блока автоматической подстройки частоты, четвертый выход программного устройства подключен к первому входу блока суммирования, выход которого подключен к второму входу аттенюатора, выход которого подключен через ключ к входу усилителя, выход которого подключен к

входу вибратора, выход датчика скорости вращения подключен к четвертому входу функционального преобразователя, первый и второй выходы блока дискретного измерения подключены соответственно к второму

входу блока автоматической подстройки частоты и к второму входу блока суммирования, третий выход блока дискретного измерения присоединен к управляющему входу ключа.