ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 231
Скачиваний: 5
где Лі—Л4 ; |
В[; |
В\—ВА— |
коэффициенты, |
учитывающие |
конст |
||||||||||||||||||
Глубина |
|
следа |
|
|
руктивно-технологические факторы. |
||||||||||||||||||
|
Агс |
= № |
|
Тр; |
F; AF), |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
где |
F •— фокусное расстояние фокусирующей |
системы; |
|
|
|
||||||||||||||||||
AF |
— смещение фокуса фокусирующей системы в глубь мате |
||||||||||||||||||||||
или |
|
риала, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
h2c = №sTp |
+ B5)F |
+ А6Тр |
+ В6] А Р + [(AJp |
+ B7)F |
+ |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
+ А8Тр |
+ Ва] AF + (A9Tp |
+ B9)F + A10Тр |
+ В10) |
|
|
+ |
|
|
|||||||||||||
|
|
+ {[(АпТр |
+ BU)F |
+ А12Т0 |
|
+ В12] |
Д Я + [(А]3Тр |
+ Bl3)F |
+ |
|
|||||||||||||
|
|
+ АНТР |
|
+ Вн] |
AF + (Al5Tp |
+ Bl5)F |
+ Л ,6 Г„ + В16}, |
|
|
(2) |
|||||||||||||
где |
Л 5 — Л їв; В5 |
— Віб — коэффициенты, учитывающие влияние |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
конструктивно-технологических |
факторов. |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Экспериментально |
было |
|||||||
|
|
|
Суммарная |
погрешность |
1 |
|
|
|
|
установлено, что |
суммарная |
||||||||||||
|
|
|
обусловленная |
положение» |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
дисбаланса |
|
относительно |
|
|
|
|
величина |
испаряемой |
массы |
||||||||||||
|
|
|
действии |
светового |
|
|
|
|
|
(рис. 4) Аэда зависит от |
по |
||||||||||||
|
|
|
|
|
луча |
Аіа |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
грешностей |
изготовления |
оп |
||||||
|
| |
П |
С |
г |
Р |
е |
ш н |
0 |
с |
т |
а |
| |
|
|
тической |
головки, |
механиче |
||||||
излучения |
|
|
механических |
|
электрической |
|
ской |
и |
электрической |
си |
|||||||||||||
оптической |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
головки |
|
|
|
узлов |
|
|
|
схемы |
|
|
стем. Аналогично были |
уста |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
||||||||||
1 |
г |
р |
е I |
ш |
н I |
0 |
с |
т\ |
и |
| |
|
новлены |
погрешности, |
|
вли |
||||||||
|
п\о |
|
|
яющие на суммарную |
вели |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
'ІЗ |
|
|
її 5* |
|
|
|
|
|
|
|
|
чину, |
обусловленную |
поло |
|||||||
|
|
>1 |
|
|
корост ращены |
оотора |
|
|
|
|
|
|
|
|
жением |
дисбаланса |
относи |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тельно |
действия |
|
светового |
||||||||
|
|
є I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
луча Asa- |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
с * |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
На |
основании |
проведен |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Рис. |
4. |
Схема |
технологических |
погреш |
|
ных теоретических |
и |
экспе |
|||||||||||||||
|
риментальных |
исследований |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
ностей |
|
|
|
|
|
|
|
нами |
было |
установлено, |
что |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
за критерий |
точности |
дина |
||||||
мического уравновешивания световым лучом возможно |
принять |
||||||||||||||||||||||
суммарные поля распределения A S G ( 3 |
и As a , т. е. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
X V |
|
|
AsGd |
— А«з„ад |
+ Атемад |
4- k' |
X |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
И |
|
|
|
+ &неств0 |
|
+ |
&WHOd |
+ Аяоа + &yCTGd |
+ |
&upGd |
|
|
(3) |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Asa = k' |
\ / |
Ареста |
+ |
A# a |
+ |
Аизма |
+ &1инха + Да.фа + |
Афа, |
|
|
где Аизнвд •— погрешности, обусловленные износом ЗЛЄМЄНтов оптической системы;
|
Атемад—погрешности, |
|
обусловленные |
тепловым |
режи |
|||||||
|
|
|
|
мом; |
|
|
|
|
|
|
|
|
Аизмв |
д ; ^изма |
— П О Г р е Ш Н О С Т И , |
СВЯЗЭННЫе |
С НЄТОЧНОСТЬЮ |
ИЗМЄ- |
|||||||
|
|
|
|
реиия; |
|
|
|
|
|
|
|
|
АнестС, |
д', |
Анест-а — П О Г р е Ш Н О С Т И , |
обуСЛОВЛЄННЬІЄ НЄСТаЦИОНарНО - |
|||||||||
|
|
|
|
стыо режима |
излучения; |
|
|
|
|
|||
&HGd\ |
А / / |
а — погрешности, |
связанные |
с особенностью |
опти |
|||||||
|
|
|
|
ческой накачки; |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
AwHGd |
— погрешности |
настройки |
оптической |
системы; |
||||||
|
|
AycmGg |
— |
ПОГреШНОСТИ |
уСТЭНОВКИ И НЭСТрОЙКИ Л у Ч Э ПО |
|||||||
|
|
|
|
плоскости |
исправления; |
|
|
|
|
|||
|
|
^a>pGg—погрешности, |
|
связанные с неточностью управ- |
||||||||
|
|
|
|
ления движением |
ротора; |
|
|
|
||||
&синха, |
Аа |
фа, Дфа |
— ПОГреШНОСТИ, ОбуСЛОВЛЄННЬІЄ |
НЄТОЧНОСТЬЮ СИН- |
||||||||
|
|
|
|
хронизации и амплитудно-фазовыми |
характе |
|||||||
|
|
k' |
|
ристиками; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— коэффициент |
закона распределения |
случайной |
||||||||
|
|
|
|
погрешности. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Суммарное поле рассеивания весовой характеристики нахо |
||||||||||||
дится |
в диапазоне |
от 0,1 до 1,2 мг, а угловой характеристики от |
||||||||||
3 - Ю - 7 |
рад до 1,5 угловых |
минут, |
что |
обеспечивает |
точность |
|||||||
уравновешивания |
роторов |
весом |
от |
20 |
до |
200 г |
от 0,5 до |
|||||
0,02 мкм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Производительность уравновешивания световым лучом опре деляется: энергией излучения Wz, частотой повторения импуль
сов излучения пим, |
теплофизическими параметрами уравнове |
шиваемого ротора |
Тр, точностью синхронизации Л Шнх% точно |
стью работы фазовращателя Афа и отношением первоначальной
неуравновешенности |
к допустимой |
^Gg.nep |
|
, дод. don I |
|||
|
|
||
где k — коэффициент |
пропорциональности. |
||
Исследования показали, что производительность и точность |
уравновешивания световым лучом во многом определяются ме ханизмом съема неуравновешенной массы. Дл я точного уравно вешивания роторов электрических машин могут быть использо ваны следующие схемы.
Первая схема — устранение неуравновешенной массы лазе ром с модулированной добротностью. Длительность каждого импульса излучения составляет 10~4 мсек, съем массы характе ризуется постоянной величиной 0,2 мг. Из графика (рис. 5) вид но, что для достижения уравновешенного состояния ротора не обходимо произвести значительное количество импульсов,
причем снимаемая масса в импульсе |
не |
должна |
превосходить |
||||||||||
допустимого |
значения |
остаточной |
неуравновешенности |
|
AGg o n . |
||||||||
AddRK |
|
|
Вторая |
схема |
— |
устранение |
|||||||
|
|
неуравновешенной |
массы |
лазе |
|||||||||
мгсм |
|
|
|||||||||||
|
|
ром, работающим в режиме сво |
|||||||||||
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
бодной |
генерации. |
При |
этом |
ав |
||||||
|
|
|
томатическое |
управление энерги |
|||||||||
|
|
|
ей |
излучения |
|
пропорционально |
|||||||
|
|
|
величине |
остаточной |
неуравнове |
||||||||
|
|
|
шенности. |
При |
правильно |
подо |
|||||||
|
|
|
бранной скорости вращения урав |
||||||||||
|
|
|
новешиваемого ротора |
возможно |
|||||||||
|
|
|
за |
несколько |
импульсов |
излуче |
|||||||
|
9 |
12 |
ния |
устранить |
|
неуравновешен |
|||||||
|
Правая |
ную массу. Так, |
роторы весом |
30, |
|||||||||
Рис. 5. График |
устранения неурав |
120 г были полностью уравнове |
|||||||||||
шены за 4—5 |
импульсов |
(рис. |
6). |
||||||||||
новешенной массы ротора |
|
Третья |
схема |
— удаление |
не |
||||||||
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
уравновешенной |
массы лазером с |
|||||||||
управляемой |
добротностью. При этом |
за |
счет управления |
моду |
|||||||||
ляцией светового луча |
пропорционально скорости вращения ро- |
||||||||||||
|
UG.gRKMZCM |
|
|
&6aRK |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
мгсм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рабочие |
обороты |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ш |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
Правая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пимп - |
|
|||
Левая |
|
|
4 |
5 |
Рис. |
7. |
График |
устранения |
не |
|||
|
tow |
Правая |
||||||||||
|
|
|
|
|
уравновешенной |
массы |
ротора: |
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
Рис. |
6. График |
устранения |
неуравновешен |
кривая |
/ — |
уравновешивание |
ро |
|||||
|
ности ротора |
с помощью лазера: |
|
тора |
весом |
120 |
г; кривая |
2 — |
||||
|
|
уравновешивание |
ротора |
весом |
||||||||
/ — |
ротор весом |
120 |
г; 2, 3 — |
ротор весом |
30 г |
|
|
|
30 |
г |
|
|
тора возможна грубая балансировка на низкой скорости враще ния ротора при использовании высокой энергии излучения. На графике (рис. 7) этому процессу соответствует начальная его часть, а точная балансировка производится на рабочей скорости вращения ротора импульсами с длительностью Ю - 3 мсек.
ЛИ Т Е Р А Т У Р А
1.Бровман Я. С. и др. Авторское свидетельство № 241773. «Бюллетень изобретений», 1969, № 14.
2.Суминов В. М. и др. Обработка деталей лучом лазера. М., изд-во «Машиностроение», 1969.
3.Суминов В. М. и др. Некоторые особенности динамического уравно вешивания вращающихся тел лучом лазера. Сб. «Теория и практика уравно вешивания машин и приборов». Под ред. В. А. Щепетильникова. М., изд-во «Машиностроение». 1970.
А. И. МАКСИМЕНКО, |
Б. Ф. ФЕДОРОВ |
ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ КОЛЕБАНИИ РОТОРОВ ПРИ ИХ УРАВНОВЕШИВАНИИ
Для бесконтактного измерения амплитуды и частоты колеба ний турбин при их уравновешивании используются различные методы.
Рассмотрим некоторые устройства для измерения переме щений с применением оптических квантовых генераторов (ОКГ), используемые в Московском авиационном институте.
Неподвижное зеркало
^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ |
!! |
Полупрозрачное |
|
і |
11 ил у і i y u j [ / u i n u c |
||
|
I |
ЧРПКППП |
п |
I | |
|
и |
• | |
|
, ІЇ |
|
Исследуемый |
\ _ |
Исследуемый |
Фэу |
I |
'Д\} |
||
|
объект |
|
объект |
|
а) |
|
|
|
В) |
Рис. 1. Схема |
измерения перемещений с применением ОКГ: |
а — при одностороннем выходе луча; / — неподвижное зеркало; 2 — полупро зрачное зеркало; б — при двустороннем выходе луча
Допплеровский метод. Если поверхность перемещается отно сительно луча (рис. 1, а), то появляется составляющая линей ной скорости v в направлении источника излучения. За один период колебания эта составляющая дважды изменит свой знак
И В е л и ч и н у ОТ V = Dma x Д О V = 0. Это П р и в е д е т К Т О М у , ЧТО Ч Э С -
тота отраженного луча также будет меняться (вследствие эф фекта Допплера). Сложение на приемнике двух сигналов, опор ного от зеркала 2 и от исследуемой поверхности, приведет к воз никновению биений, частота которых определяется формулой
A v = ^ , |
(1) |
где v0 — частота опорного луча; с — скорость света.
Используя данный метод, можно определить скорость пере
мещения поверхности, а затем |
построить амплитудно-частотную |
|||||||||||||
характеристику |
колебаний. Существует |
зависимость |
|
|
|
|||||||||
где f — частота |
колебаний |
исследуемой |
поверхности. |
|
|
|
||||||||
Если в формуле (1) |
считать |
v = vcp |
за период |
колебания, то |
||||||||||
амплитуда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А, = |
|
Ave |
, |
|
|
|
|
|
|
но v 0 = ~ - |
(Хо — длина |
волны |
используемого |
излучения), |
тогда |
|||||||||
|
|
|
|
|
A=-^S-. |
|
|
|
|
|
|
|
(2) |
|
В формуле |
|
(2) необходимо определить только одну |
величину |
|||||||||||
Av — допплеровскую частоту. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Оценим предельные возможности метода. Наибольшая и наи |
||||||||||||||
меньшая скорости перемещения |
поверхности |
по |
направлению |
|||||||||||
луча могут быть найдены по формуле (1): |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
_ |
|
Ave |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Углах — ~~ |
• |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
miii |
|
2v |
0 |
|
|
|
|
|
|
Расчеты |
показывают, |
что |
|
vmin |
может |
иметь |
|
величину |
||||||
5 • 10~8 м/сек, |
a U m a x — |
достигать значения 50 м/сек. |
На основа |
|||||||||||
нии формулы |
(2) можно построить график в координатах |
А — / , |
||||||||||||
показывающий |
|
рабочую область, в пределах которой |
следует ис |
|||||||||||
пользовать |
данный метод. Левая |
граница определится |
разреша |
ющей способностью частотомера, правая — инерционностью фо тоэлектронного умножителя (ФЭУ). Точность измерения дости-
Я
гает — .
2
Возможность метода можно расширить, если применить ОКГ с двусторонним выходом луча. Подобная схема (рис. 1, б) опро бована в многочисленных экспериментах и показала высокую надежность работы. Отраженное исследуемой поверхностью из лучение возвращается и проходит через ОКГ. Таким образом,, из ОКГ выходит излучение, содержащее две частоты: опорную и частоту с информацией о перемещении поверхности. Эти час тоты, попадая на ФЭУ, приводят к биениям. Главное преимуще ство такой схемы — простота. Отсутствие полупрозрачного и опорного зеркал повышает надежность измерения колебаний с амплитудой порядка нескольких микрометров. В черте города