Устройство для измерения износа манжетного уплотнения Советский патент 1982 года по МПК G01N3/56 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗНОСА МАНЖЕТНОГО УПЛОТНЕНИЯ

I

Изобретение относится к технике, экспериментального исследования триботехнических свойств узлов трения машин и механизмов.

Известно устройство для измерения износа манжетного уплотнения, содержащее корпус, установленный в нем с возможностью вращения вал, изготовленный из токонепроводяцего материала, манжетное уплотнение с уплотняющими кромками, взаимодействующее с поверхностью вала, l

Известное устройство обладает тем недостатком, что не может с высокой точностью измерить износ, особенно в условиях непрерывного (безостановочного) режима испытания. Это обусловлено, в частности тем, что изйерительная система не позволяет учесть эффекты, связанные с тепловым расширением тел и изменением жесткости манжет в процессе пх разогрева.

Цепь изобретения - повысить точность измерения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено датчиком износа, выполненным в виде тонкого металлического покрытия, нанесенного в форме двух концентрично расположенных на казедый уплотняющей кромке измерительного и компенсационного незамкнутых колец, два конца которых соединены перемычкой, измерительное кольцо взаимодействует, с валом, и системой измерения износа, электрически связанной с пере aJчкoй и двумя другими концами измерительного и компенсационного колец.

Кроме того, система измерения износа содержит источник постоянного стабилизированного тока, два нульоргана, источник регулируемого стабилизированного тока, два переменных резистора, усилитель, серводвигатель, редуктор, источник стабилизированкого напряжения, измерительный прибор, перемычка соединена с корпусом устройства двумя переменными резисторами и источниками постоянного стабилизированного тока и стабилизированного напряжения, конец измерительного кольца подключен к первому нульоргану и источнику постоянного стабилизированного тока, конец к.омпенсационного кольца подключен к первому«О полюсу источника регулируемого стабилизированного тока, вход которого соединен с выходом первого нульоргана, а ко второму полюсу источника регулируемого стабилизированного тока подключен первый переменный резистор и первый вход второго нуль-ор гана, второй вход которого соединен с источником стабилизированного напряжения и вторым переменньм резнетором, выходное напряжение с которого подается на измерительный прибор, а к выходу второго нуль-органа подключен усилитель, связанный электрически с серводвигателем, который через редуктор кинематически связан с первым и вторым переменными резисторами. I В этом устройстве износ измеряется за счет изменения сопротивления измерительного кольца датч1Йса износа, которое изнашивается синхронно с уплотняющей кромкой манжетного упло нения, а компенсационное кольцо, служит для устранения ошибок измерения, связанных с разогревом изнашиваемых элементов и, как следствие, изменением сопротивления измерительного кольца, На фиг, 1 изображена принципиальная схема размещения датчика износа на уплотняющей кромке манжетного уплотнения, на фиг, 2 - разрез А-А на фиг. 1, j Устройство состоит из корпуса 1, закрепленного в нем манжетного упло нения 2 с уплотнякмцими кромками, В корпусе 1 установлен с возможностью вращения вал 3, который выполнен из токонепроводящего материала, который в процессе испытаний взаимодействует с манжетным уплотнением 2, На уплотняющей кромке манжетного уп лотнения 2 расположен датчик износа состоящий из измерительного 4 и ком пенсационного 5 незамкнутых колец, соединенных перемычкой 6, Перемычка 16 и два других конца 7 и 8 измери тельного 4 и компенсационного 5 колец электрически связаны с системой измерения износа, состоящей из источника 9 постоянного стабилизированного тока первого нуль-органа 10, источника 11 регулируемого стабилизированного тока, первого переменного резистора 12, второго нульоргана 13, усилителя 14, серводвигателя 15, редуктора 16, источника 7 стабилизированного напряжения, торого переменного резистора 18, змерительного прибора 19, Износ манжетного уплотнения змеряется следующим образом, В электрической цепи, составленой из источника 9 постоянного стаилизированного тока и измерителього кольца 4, протекает постояный стабилизированный ток, значение оторого не зависит от сопротивлеия измерительного кольца 4, равого (), гдер)р-, р - удельное сопротивление материала металлического покрытия кольца при нулевой температуре, d толщина металлического покрытия, 1l - ширина металлического покрытия, oL- температурный коэффициент сопротивления металлического покрытия, 1 - длина измерительного кольца 4, t - температура пс крытия. Напряжение на измерительном колье 4 металлического покрытия при этом равно Ч-з.) - ТОК, протекающий по измерительному кольцу 4. С помощью первого нуль-органа 10постоянно сравниваются напряжения на измерительном 4 и компенсационном 5 кольцах, и путем регули рования выходного тока источника 11регулируемого стабилизированного тока автоматически на компенсационном кольце 5 поддерживается такое же напряжение, как и на измерительном кольце 4, т,е, равное Следовательно, выполняется условия где I - ток источника 11 регулиру емого стабилизированного тока, R - сопротивление компенсацио ного кольца 5, которое ра но ,(-Ь), , (3 сопротивлеиие компенсацио ного кольца 5 при нулевой температуре. Сопротивление компенсационного кольца 5 зависит только от темпера туры и не изменяется в результате износа манжетного уплотнения. Таким образом, подставляя (2), получим u,, ) Преобразуем выражение (4) с уче том (1) а, - 1Н -oL-t) 0,2.R2o Поскольку температуры измерительного 4 и компенсационного 5 колец . одинаковы, благодаря наличию маслл ной ванны вокруг манжетного уплотнения и наличию пеоемычки 6 имеем 0л - 0 -h 20 т.е. значение тока 1 не зависит от температуры. Определенные удобства возникают в том случае, если определяемая вел чина и измеряющий ее параметр связа между собой линейной зависимостью С этой целью последовательно с источником 11 регулируемого стабили рованного тока включен переменный резистор 12, тогда напряжение на ре зисторе 12 равно U,I,R , где R сопротивление переменного резистора 12. Тогда с учетом (5) J, tiRao т.е. напряжение U можно изменять путем изме -:ения величины сопротивле ния K-J. Второй нуль-орган 13 постоянно сравнивает напряжения на переменном резисторе 12 и йа выходе источника 17 стабилизированного напряжения и поддерживает напряжения равными путем изменения вeличик;J сопротивле ния ре;и1стора R помощью усил41теЛЯ 14 И серводвигателя 15, кинематически связанного через редуктор 16 с движком переменного резистора 12. В результате имеем , где U выходное напряжение источника 17 стабилизированного напряжения. С учетом (б) и- - Jг 4 л iR Из полученного уравнения имеем Таким образом, соп1 отивленйе резистора 12 пропорционально ширине измерительного кольца 4, уменьшающегося по мере износа кромки манжетного уплотнения 2. Для обеспечения непрерывного измерения износа манлсетного уплотнения 2 на одном валу с переменным резистором 12 имеется переменный резистор 18, который полным сопротивлением подключен к источнику 17 стабилизированного напряжения. Ввиду того, что роторы переменных резисторов связаны между собой и поворачиваются на одинаковый угол, выходное напряжение переменного резистора 18 пропорционально сопротивлению переменного резистора 12. Поэтому выходное напряжение, подаваемое на измерительный прибор 19, также как и значение RJ пропорционально ширине измерительного кольца 4, а следовательно, и величине износа манхсетного уплотнения 2. Предлагаемое устройство позволяет установить связь между износом манжетного уплотнения и его геометрическими характеристиками, в частности углами наклона его уплотняющих кромок, и также позволяет с высокой точностью проследить кинетику процесса изнашивания манжетного уплотнения. Формула изобретения 1. Устройство для измерения износа анжетного уплотнения, содержащее орпус, установленный в нем с возожностью вращения вал, изготовленый из токонепроводящего материала, анжетное уплотнение с уплотняющии кромками, взаимодействующее с оверхностью вала, отличаю790

щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено датчиком износа, выполненньм в виде тонкого металлического покрытия, нанесенного в форме двух концентрично расположенных на каяадой уплотняющей кромке измерительного и компенсационного незамкнутых колец, два конца которых соединены перемычкой, измерительное кольцо взаимодействует с валом, и системой измерения износа, электрически связанной с перемычкой и двумя другими концами измерительного и компенсационного колец.

2, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что система измерения износа содержит источник постоянного стабилизированного тока, два нуль-органа, источник регули руемого стабилизированного тока, два переменных резистора, усилитель, серводвигатель, редуктор, источник стабилизированного напряжения, измерительный прибор, перемычка соедииена с корпусом устройства двумя переменными резисторами и источниками постоянного стабилизированного тока и стабилизированного напря8

жения, конец измерительного кольца подключен к первому нуль-органу и источнику постоянного стабилизированного тока, конец компенсационного кольца подключен к первому полюсу источника регулируемого стабилизированного тока, вход которого соединен с выходом первого нуль-органа, а ко второму полюсу источника регулируемого стабилизированного тока подключен первый переменный резистор и первый вход второго нуль-органа, второй вход которого соединен с источником стабилизированного напряжения и вторым переменным резистором, выходное напряжение с которого подается на измерительный прибор, а к выходу второго нуль-органа подключен усилитель, связанный электрически с серводвигателем:который через редуктор кинематически связан с первым и вторым переменным резисторами .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 384059, кло G 01 N 3/56, 1971 (прототип).