Файл: Шульц, Е. Ф. Индуктивные приборы контроля размеров в машиностроении.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.10.2024

Просмотров: 55

Скачиваний: 0

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

ГЛАВА V

ПРИБОРЫ АКТИВНОГО КОНТРОЛЯ ВАЛОВ С БЕСКОНТАКТНЫМ ИНДУКТИВНЫМ ДАТЧИКОМ

1. БЕСКОНТАКТНЫЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДИАМЕТРОВ ДЕТАЛЕЙ

Ыа современных шлифовальных станках с целью по­

вышения

точности и стабильности процесса

шлифовки

деталей применяются приборы активного контроля с кон­

тактным способом снятия измерительного импульса.

 

Общими

недостатками

контактных

измерительных

устройств активного контроля (индуктивных,

емкост­

ных, пневматических и т. д.)

являются:

большая дина­

мическая погрешность, обусловленная неточностью

установки измерительного устройства на вращающейся

детали; износ измерительных контактов,

приводящий к

необходимости частой поднастройки, и недолговечность

подвески измерительной системы датчика.

поверхностей

Активный

контроль

прерывистых

может быть осуществлен измерительными устройствами

с контактами

специальной

конструкции

или

арретиро-

ванием их на время прохождения паза. В обоих случаях

измерительное устройство

получаетсй

сложным,

а при

арретировании значительно усложняется и электриче­

ская

схема

прибора.

Бесконтактные

пневматические

датчики позволяют измерять с точностью

до

2—3 мкм

при использовании воздуха высокого качества,

что

в

условиях производства обеспечить трудно. Поэтому наи­

более

перспективной

является

разработка

 

средств

активного

контроля

с бесконтактными

индуктивными

датчиками. При этом должны быть решены задачи

по

разработке:

 

датчика,

обеспечивающей

малую

а)

 

конструкции

погрешность измерения от неточной установки датчика

относительно

контролируемой

детали

и

от

изменения

магнитных свойств (удельная

проводимость,

магнитная

90

Р и с . 60. С х е м а р а с п о л о ж е н и я б е с к о н т а к т н о г о и н д у к т и в н о г о д а т ч и к а о т н о с и т е л ь н о д е т а л и

проницаемость) поверхностного слоя обрабатываемых деталей;

б) конструкции измерительного устройства с бескон­ тактным индуктивным датчиком, обеспечивающей кон­ троль диаметров валов (с гладкой и прерывистой

поверхностью) в диапазоне 5— 100 и 100—200 мм;

от­

в) электрической схемы прибора с элементами

ключения измерительно-командных усилителей на вре­ мя прохождения паза при контроле шлицевых отвер­ стий.

В бесконтактных индук­ тивных датчиках контроли­ руемым параметром являет­ ся индуктивность L, величи­ на которой не остается по­ стоянной при изменении воз­ душного зазора с подвиж­ ным сердечником, роль кото­ рого обычно и выполняет объект измерения, выполнен­ ный из ферромагнитного ма­

териала. Для контроля валов при шлифовке необходимо иметь конструкцию датчика, обеспечивающую высокую чувствительность к изменению диаметра и малую по­ грешность от установки измерительного устройства отно­ сительно детали. При расположении датчика 1, как пока­ зано на рис. 60, деталь 2 является одновременно якорем для сердечников двух катушек L] и Li и поэтому ради­ альные перемещения жестко связанных секций датчика будут вызывать одновременно увеличение одной и умень­ шение другой индуктивностей катушек. Однако суммар­ ная индуктивность обеих катушек остается почти неиз­ менной.

Иначе изменяются индуктивности катушек при из­ менении диаметра детали. В этом случае индуктивности изменяются в одну сторону, что приводит к значитель­ ному изменению суммарной индуктивности. Чтобы погрешность от изменения магнитных свойств деталей лежала в допустимых пределах, чувствительность дат­ чика к изменению зазора (изменению размера детали) должна быть в k раз больше чувствительности к изме­ нению магнитной проницаемости контролируемых дета­ лей, т. е.

91

_й£э_.

d l3_ =

(19\

[ d l 3

4 Ц д

^Д^зИз

 

где SA— площадь сечения магнитного потока в детали;

Z0— модуль комплексного сопротивления

датчика;

рд — минимальная магнитная проницаемость мате­

риала детали;

 

 

/д — длина магнитного пути в детали;

 

/3 — длина магнитного пути в зазоре;

 

S3— площадь сечения зазора;

 

Из — магнитная проницаемость зазора.

 

Если погрешность

от

изменения магнитных свойств

деталей не должна превышать 1% от величины зазора, то величина k не должна быть меньше возможных пределов изменения магнитной проницаемости мате­ риала деталей Дрд в процентах, т. е. при Дрд = 30% величина k ^ 30; при Дрд = 100%, k ^ 100 и т. д. Как показали исследования {27], такие значения k практиче­ ски достижимы. Рассчитаем требуемую величину k для

зазора

б = 2 X 700 =

1400

 

мкм,

чтобы

погрешность

измерения не превышала 1,4 мкм

(0,1%) при изменении

магнитной проницаемости

материала

деталей на

30

и 50 %:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*1 = -^*- = —

= 300; й2 = —

= 500.

(20)

 

Уцд

0,1

 

 

0,1

 

v ’

Таким образом, преобразователь должен иметь зна­

чения величины

 

 

 

 

 

 

 

 

k ^

300 при Ард = 30%,

 

 

 

 

 

 

k

500 при Ард = 50%.

 

погрешность измерения от

При

этом

максимальная

непостоянства

магнитных свойств

деталей

не превысит

1,4 мкм при рабочем зазоре

(в момент выдачи оконча­

тельной команды).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

2

Сердечник датчика

 

%

 

“б-

^Фм

С mm

С и сред

k

 

 

в

в

 

 

 

 

в мкм

в мкм

в мкм

мВ/мкм мВ'мкм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И з п л а с т и н ...........................

 

1 ,6

 

0 , 5

1 0 ,0

0 , 2 0

0 , 5 0

240

К р у г л ы й

и з А р м к о . .

 

2 , 0

 

0 , 4

0 , 2 0

0 , 2 5

0 , 6 0

180

П р я м о у г о л ь н ы й и з А р м -

 

 

 

 

 

 

 

К О .....................................

 

1 , 8

 

0 , 3

0 , 2 0

0 , 3 0

0 , 6 0

200

92

На оснований выражений (19) и (20) разработаны датчики с сердечниками из пластин электротехнической стали и сердечниками из магнитомягкого материала Армко круглой формы и прямоугольной.

Основные показатели датчиков приведены в табл. 2.

где учд — погрешность

измерения

от

изменения

маг­

нитной

проницаемости

материала

деталей

на 30—35%;

измерения от радиального пе­

у,- — погрешность

ремещения детали в зазоре на +50 мкм (по­

грешность установки);

 

от

приближения

Уфм — погрешность

измерения

к датчику (зазору) ферромагнитных материа­

лов на

расстояние

2—3 мм

(погрешность,

вносимая буртом);

 

 

 

 

 

 

Sumin — минимальная

чувствительность преобразо­

вателя по напряжению при зазоре 0,7 мм на

сторону

и питании

измерительного

моста

током частотой 400 Гц;

 

 

 

во

всем

5 uсред— среднее значение чувствительности

возможном диапазоне изменения зазора.

Из табл. 2 видно, что датчики мало отличаются по всем показателям, за исключением погрешности, вноси­ мой приближением бурта. В этом случае погрешность датчика с сердечником из пластин в десятки раз превы­ шает погрешность датчиков, магнитопроводы которых выполнены из Армко, что объясняется недостаточной экранировкой датчика с сердечником из Ш-образных пластин. Опытный образец датчика, выполненный с сердечником прямоугольной формы из Армко, показал лучшие результаты.

Исследования показали, что погрешность измерения Yr при неточной установке датчика в пределах ±50 мкм относительно контролируемой детали может составлять для различных конструкций датчика до 0,5— 1,0 мкм. Однако на практике не всегда удается установить изме­

рительное устройство с

датчиком относительно детали

с указанной точностью.

уг от величины Дг (рис. 61)

Графики зависимости

для различных значений рабочего зазора б показывают, что применяемая схема суммирования обеспечивает снижение погрешности от радиальных перемещений (погрешность установки) только до 2% от величины перемещений, не превышающих 15% от величины зазо-

93

ра

между

магнитопроводом

Датчика и

контролируемой

деталью.

При радиальных

перемещениях

Л,

свыше

 

 

 

0,15 мм из-за нелинейности ха­

 

 

 

рактеристики

каждой

секции

 

 

 

датчика погрешность

измере­

 

 

 

ния уг практически невозможно

 

 

 

сделать меньше 2 мкм при боль­

 

 

 

ших значениях рабочего зазора

 

 

 

б. Кроме того, увеличение ра­

 

 

 

бочего зазора б свыше 1,5 мм

 

 

 

на сторону значительно снижа­

 

 

 

ет чувствительность преобразо­

 

 

 

вателя, в результате

неоправ­

 

 

 

данно усложняется схема элек­

Р и с .

61. З а в и с и м о с т и

тронного усилителя.

 

п о ­

При погрешности установки

г р е ш н о с т е й

и зм е р е н и я о т

п о ­

г р е ш н о с т е й

у с т а н о в к и

при больше ±0,15

мм

использова­

 

р а з л и ч н ы х з а з о р а х

ние бесконтактного

индуктив­

 

 

 

ного датчика

значительно за-

труднено и в большинстве случаев нецелесообразно.

2. СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ПОГРЕШНОСТИ МОСТА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ОДИНАРНЫМ ДАТЧИКОМ

Рассмотренный бесконтактный

индуктивный

датчик

включается в мост переменного

тока

с

добавочной ин­

дуктивностью, используемой для

точной

настройки

 

 

 

 

моста

по

образцовой

 

 

 

 

детали.

Температурный

 

 

 

 

режим датчика

и

ин­

 

 

 

 

дуктивности настройки

 

 

 

 

может

значительно от­

 

 

 

 

личаться,

поэтому

не­

 

 

 

 

обходимо

принимать

 

 

 

 

меры

по

уменьшению

Р и с . 62.

М о с т

с о д и н а р н ы м д а т ч и к о м :

температурной погреш­

а — схема; б

—• эквивалентная

схема

ности моста переменно­

На

рис.

62, а показана

 

го тока.

с

одинарным

схема

моста

индуктивным датчиком. Для упрощения анализа первичные обмотки дифференциального трансформато­ ра заменены в плечах моста активными сопротивления­

94

Смотрите также файлы