Файл: Теория и практика балансировочной техники..pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 342

Скачиваний: 7

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

В. И. ИВАНОВ.

ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ АППАРАТУРА И ПРИБОРЫ С СЕЙСМИЧЕСКИМИ И ПАРАМЕТРИЧЕСКИМИ

ДАТЧИКАМИ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

ИПРОГИБОВ ВАЛОВ ТУРБОМАШИН

ВМосковском авиационном институте (МАИ) разработано несколько схем измерительных приборов как сейсмического ти­ па, так и с параметрическими датчиками, обладающими разре­ шающей способностью до 0,1 мкм и линейностью преобразова­ ния перемещений, что обусловливает' некритичность к установке начального зазора параметрических датчиков при измерении.

Рис. 1. Виброметр сейсмичес-

Рис. 2. Функциональная схема вибро-

кого типа с обратной связью

метра с обратной связью

Виброметр сейсмического типа с обратной связью ВС-2 пред­ ставляет собой обычную сейсмическую систему с неподвижным инерционным элементом (рис. 1). В приборе введена обратная связь через магнитоэлектрический преобразователь (МП). Из функциональной схемы (рис. 2) видно, что передаточная функ­ ция сейсмической подвески с датчиком перемещения Ді как за­ мкнутой системы имеет вид

 

Щ І Р ) ^ - ^ 1 ^

 

•

Н'

 

 

(1)

 

 

у(р)

 

l+Slw1(p)w0C(p)

 

 

или, если

определять

передаточную

функцию

по

перемещению

у корпуса машины,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ш ( Р Н

І М Р І =

~Р%Щ(Р)

 

Г

 

( 2 )

 

 

у(р)

 

1 +

S1wl(p)woc(p)

 

 

 

где wi(p)

—передаточная

функция

сейсмической

подвески;

 

^ос(р)—отыскиваемая

передаточная

функция цепи обрат­

 

ной связи;

 

датчика Дх,

 

 

 

 

Si — чувствительность

преобразующего

пе­

 

ремещения инерционной

массы хх

в напряжение

U\.

Так как для обычной сейсмической подвески

w\(p) =

(3)

р 2 + 2Рш0р + сод

то, подставляя последнее выражение в соотношение (2), после преобразований найдем

 

w{p) = Si

 

 

.

 

(4)

 

p2

+ 2f,«>0p +

G>l+Slwoc(p)

 

 

Для идеальной сейсмической подвески (полного покоя инер­

ционной массы) на всех частотах должно

соблюдаться

условие

Х\ = •—у или (У] = —Siy,

что приводит к следующей зависимо­

сти:

 

 

 

 

 

 

 

U>oc(P)=

 

 

 

 

(5)

Полученная

зависимость woc показывает, что обратная

связь

по скорости и перемещению должна

быть

положительной

с ко­

эффициентами

усиления

 

 

 

 

 

 

Л

2§2-_ и

=

 

 

(6)

Реализация

этих условий практически

невозможна,

так как

подобная сейсмическая подвеска находится на пороге возбужде­ ния колебаний и малейшее изменение демпфирования в системе,

что

всегда

имеется вследствие ее

нелинейности,

приводит

к возникновению

колебаний.

Поэтому

при проектировании по­

добных приборов

приходится

отходить

от полной

компенсации,

т. е. устанавливать частоту собственных колебаний

около 4—

8 гц. Прибор МАИ удовлетворительно

работает

на

частотах

выше

5 гц.

Разрешающая способность

0,6—1,4 мкм.

Частотные

характеристики прибора приведены на рис. 3. Там же, для срав­ нения, показаны частотные характеристики при разомкнутой об­ ратной связи.

Непосредственное сопоставление кривых показывает на зна­ чительное расширение зоны линейности, что обеспечивает удов­ летворительную точность воспроизведения низкочастотных со­ ставляющих виброперемещений.

Радиотелеметрическая аппаратура РТА-ИП с емкостными датчиками. Экспериментальная радиотелеметрическая аппара­ тура с емкостными датчиками МАИ предназначена для измере­ ний относительных прогибов телескопических валов и других вращающихся частей турбомашин.

Как видно из блок-схемы рис. 4, она состоит из вновь разра­ ботанного блока преобразования частоты РТУ-ИП, усилитель­ ного блока УБ-1 и серийной радиостанции 24Р-1. Подобная схема может быть быстро перестроена на другую частоту датчикагенератора (ДГ) и тем самым приспособлена, с некоторыми не­ значительными доработками блока УБ-1, для многоканального измерения.

2/ 1

30/,гц

Рис. 3. Частотные характеристики вибрографа:

/ — при

разомкнутой обратной связи;

2

— с обратной связью

Рис. 5. Принципиальная схема датчика-генератора

 

'18МГц

 

дг

РТУ-

УБ-1

 

'18МГц

-ИП

 

 

 

 

 

АПЧ

 

 

33,2 МГц

2ЧР-1

Выход

 

 

 

Рис. 4. Радиотелеметрический канал на базе радиостанции 24Р-1

Рис. 6. Емкостный датчик-ге* нератор в системе телескопи­ ческих валов:

/ — валы; 2 — датчик - генератор; 3 — кольцевая антенна; 4 — ка­

бель

Отличительной особенностью ее является то, что автопод­ стройка производится не на заранее установленную фиксирован­ ную частоту, как это имеет место в технике частотного вещания, а по средней частоте нестабилизированного датчика-генератора.

Схема датчика-генератора

показана

на рис. 5, а на рис. 6 —

его установка во внутренней

полости

телескопического вала.

Датчик кабелем 4 связан с кольцевой антенной 3 радиотелемет­ рического устройства РТА-ИП. В генераторе используется тран­ зистор ТМ4—Б4. При изменении емкости датчика частота генерации изменяется линейно от перемещений ротора. Это

обеспечивается соответствующим выбором индуктивности L и емкости изолирующего конденсатора С4 . Настройка генератора

производится латунным

сердечником,

изменяющим

индуктив­

ность катушки. Питание датчика производится

через

вращаю­

щийся трансформатор

(не показанный

на схеме)

со

стабилиза­

цией при помощи стабилитрона Д808.

 

 

 

 

 

Радиотелеметрическое устройство РТА-ИП обеспечивает ав­

томатическую подстройку

частоты

гетеродина

так,

чтобы на

входе радиостанции 24Р-1 при возможных

изменениях

частоты

датчика-генератора

поддерживалась

бы

средняя

частота

33,2 мгц. Это необходимо

в связи

с тем, что используемая гото­

вая радиостанция является беспоисковой станцией

и не имеет

органов подстройки частоты.

 

 

 

 

 

 

Радиотелеметрическое устройство РТА-ИП обладает следую­

щими техническими характеристиками:

 

 

 

 

 

Рабочий диапазон

измерений

разбит на три

поддиапазона:

5—20; 20—60; 60—100 мкм. Основная

погрешность

аппаратуры

при измерении прогибов не превышает соответственно 8; 5 и 3% для каждого поддиапазона.

Аппаратура обеспечивает линейность статической характе­ ристики в диапазоне установочных зазоров от 0,1 до 0,7 мм. Не­ линейность статической характеристики в указанном диапазоне не превышает 5%.

Дополнительная погрешность, обусловленная изменением ра­ бочей температуры в процессе балансировки, может колебаться в широких пределах, однако при отсутствии масляных паров и

температуре воздуха

не выше 80° С она не превышает

5%

после

2,5 ч разогрева

аппаратуры.

 

 

 

 

 

 

 

 

Аппаратура

РТА-ИП

не предназначена для измерений

и ре­

гистрации всплытий и статических перемещений валов.

 

Весьма перспективными устройствами для динамических из­

мерений с емкостными и индуктивными

датчиками

являются

приборы, в которых

используются

операционные

усилители.

Рассмотрим две схемы включения

 

датчиков

в операционный

усилитель.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В схеме рис. 7, а емкостный датчик включен

в цепь обратной

связи, поэтому

при

стабилизированном

источнике

питания и

большом коэффициенте

усиления

(К >

1000)

выходное

напря­

жение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^вых =

 

Еген—

 

•

 

 

 

(7)

Так как при изменяющемся

зазоре емкость датчика обратно

пропорциональна зазору, то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uвы* =

Еген

 

~ х

=

Еген8сХ;

 

 

 

 

 

 

 

e0s

 

 

 

 

 

 

где єо — диэлектрическая постоянная; s — площадь электродов датчика;

sc — чувствительность схемы с емкостным датчиком.

Таким образом, амплитуда выходного напряжения линейно зависит от перемещения, а следовательно, статическая характе­ ристика будет пропорциональной, что, в конечном итоге, обус­ лавливает независимость измеряемых динамических перемеще­ ний от установочного зазора.

Рис. 7. Схемы измерителей на основе решающих уси­ лителей:

а — с емкостным датчиком; б — с индуктивным датчиком

Аналогичной будет характеристика для схемы рис. 7, б с ин­ дуктивным датчиком при изменяющемся зазоре

J J

^ о

с

с

^*^*0

С

п

Uвых =

~Z~

'-'ген ~

'-•ген

Г-*-=

 

^aeHSLX,

 

Zd

 

 

Li0so»2

 

 

 

 

SL

= ~ ^

T ,

 

(9)

 

 

 

IJLgSW2

 

 

где |Яо — магнитная

постоянная;

 

 

 

до — число витков

датчика;

 

 

 

SL — чувствительность схемы с индуктивным датчиком.

Заметим, что в отличие от схемы рис. 7,

а индуктивный дат­

чик включается во входную цепь усилителя.

 

 

Расчет этих схем приведен в работе [1], где дан анализ чув­ ствительности и погрешности как в статическом, так и в дина­ мическом режимах.

Л И Т Е Р А Т У РА

1. Коган Б. Я. Электронные моделирующие устройства и их применение для исследования систем автоматического регулирования. М., Физматгиз, 1963.

2. Кузовков Н. Т. Теория автоматического регулирования, основанная на частотных методах. М., Оборонгиз, 1960.

3. Левит М. Е., Ройзман В. П. Вибрация и уравновешивание роторов авиадвигателей. М., изд-во «Наука», 1970.

4. Пановко Я. Г., Губанова И. И. Устойчивость и колебания упругих систем. М., изд-во «Наука», 1964.

Смотрите также файлы