В.П. Михайлов, А.М. Базиненков - Исследование параметров механизмов микро- и наноперемещений (1053467), страница 2
Текст из файла (страница 2)
На рис. 4 показаны дроссели с плоскими рабочимизазорами величиной h и длиной l .При подаче управляющего тока I на электромагнитную катушку 1 МР-дросселя(рис. 4(а)) в его магнитопроводе 2 создается магнитный поток, который, пронизываярабочий зазор, приводит к МР-эффекту в нем. При этом в зазоре происходитвыстраивание частиц МРЖ по направлению силовых линий магнитного поля (рис. 2) искорость ее течения и расход через зазор меняются.При подаче управляющего напряжения U на электроды 1 ЭР-дросселя (рис. 4б) вего рабочем зазоре (между электродами) создается электрическое поле. Оно приводит кЭР-эффекту в протекающей ЭРЖ и изменению скорости ее течения и расхода через зазор.Описание лабораторного оборудованияДля определения размеров частиц МРЖ, ЭРЖ и МР-эластомеров используетсямикроскоп металлографический агрегатный ММР (рис.
5). Микроскоп с верхнимрасположением столика является бинокулярным и предназначен для визуальногонаблюдения микроструктуры металлов, сплавов, суспензий, эластомеров и другихнепрозрачных объектов в отраженном свете [4]. Микроскоп снабжен системой фото- ивидеорегистрации и микрометром окулярным винтовым МОВ-1-16.Таблица 1Основные технические характеристики микроскопа ММР№ХарактеристикаЗначение1Увеличение2Длина тубуса3Мощность источника света (лампы накаливания)20 Вт4Диапазоны перемещения предметного столика по X,Y30 мм5Максимальная нагрузка на предметный столик6Габаритные размеры7Масса100…1600160 ммдо 1,5 кг270х180х275 мм7 кгРис.
5.Общий вид микроскопа металлографическогоагрегатного ММРМикрометр окулярный винтовой МОВ-1-16х предназначен для линейногоизмерения величины изображения объектов, наблюдаемых в микроскоп [4].Таблица 2Объективы микроскопа ММР№УвеличениеТипРабочее расстояние междуобъективом и образцом, мм110хСухой6,3240хСухой0,73100хМасляный0,1Таблица 3Увеличение микроскопа ММРУвеличение объектива10х40х100х10х100х400х1000х16х160х640х1600хУвеличение окуляраТаблица 4Основные технические данные микрометра МОВ -1-16х№ХарактеристикаЗначение1Увеличение окуляра162Диапазон измерения0-8 мм3Диапазон фокусировки окуляра4Поле зрения11 мм5Цена деления неподвижной шкалы1 мм6Цена деления шкалы барабана микрометрическоговинта7Габаритные размеры8Масса9Основная погрешность микрометра на всем диапазонеизмерения±5 диоптрий0,01 мм85х40х65мм0,35 кгне более ±10 мкмМикрометр (рис.
6а) состоит из отсчетного барабана 1, кожуха 2, основания 3 схомутом, окуляра 4 с механизмом диоптрийной наводки. Микрометр надевается на тубусмикроскопа и закрепляется винтом 5. В кожухе 2 находятся пластинка 6 (рис. 6б) в оправе,отсчетное приспособление, состоящее из микрометрического винта 7 и ограничительнойгайки 8, ползун 9 с пластинкой 10.В фокальной плоскости окуляра расположена неподвижная шкала с делениями от 0до 8 мм и подвижные перекрестия и индекс в виде биштриха (рис. 7).
Неподвижная шкалананесена на пластинке 6, подвижные перекрестие и индекс – на пластинке 10 (см. рис. 6б).При вращении микрометрического винта 7 перекрестие и биштрих перемещаются вполе зрения окуляра относительно неподвижной шкалы. Шаг винта равен 1 мм. Приповороте винта 7 за накатанную часть барабана 1 (рис.
6а) на один оборот биштрих иперекрестие в поле зрения окуляра переместятся на одно деление шкалы. Следовательно,неподвижная шкала в поле зрения служит для отсчета полных оборотов барабана винта,т.е. целых миллиметров.Барабан 1 по окружности разделен на 100 частей; поворот барабана на одноделение соответствует перемещению перекрестия на 0,01 мм. Таким образом, шкалабарабана служит для отсчета сотых долей миллиметра.абРис. 6.Микрометр МОВ-1-16х: а) внешний вид, б) внутреннее устройствоНа рисунке обозначены следующие позиции: 1 – отсчетный барабан, 2 – кожух, 3 –основание, 4 – окуляр, 5 – крепежный винт, 6 – пластинка в оправе, 7 – микрометрическийвинт, 8 – ограничительная гайка, 9 – ползун, 10 – пластинка ползунаИсследованиепневмогироприводаихарактеристикпроводятся на стенде, схема которого представлена на рис.
8.МР-иЭР-дросселейОсновным элементом стенда для исследования характеристик МРЖ и ЭРЖявляется пневмогидравлический цилиндр 2 с ходом 100 мм, у которого полостигидравлической части снабжены датчиками давления 3,6 и соединены между собой черездроссель 5 с рабочим зазором и термопарным датчиком температуры, введенным в зонузазора.Рис.
7.Вид поля зрения окуляра микрометра МОВ-1-16хРис. 8.Схема стенда для исследования характеристик МРЖ и ЭРЖ:1-компьютер, 2-пневмоцилиндр, 3,6-датчики давления, 4-емкости с МРЖ или ЭРЖ,5-МР- или ЭР-дроссель с датчиком температуры; 7-гидроцилиндр; 8-шток;9-датчик скорости; 10-конечные выключатели; 11-блок управления;12-пневматический трубопровод; 13-вентили; 14-пневмораспределитель; 15-газовыйредуктор; 16-высоковольтный блок питания; 17-аналогово-цифровой преобразовательВеличина разности давлений в полостях гидроцилиндра, а следовательно, нарабочем зазоре, с датчиков давления 3,6 через аналого-цифровой преобразователь (АЦП)17 поступает и записывается на ЭВМ 1.Стенд снабжен ультразвуковым датчиком положения 9, выходные сигналы скоторого через АЦП 17 записываются на ЭВМ 1.
Пневматический гидроцилиндр 2приводится в движение сжатым воздухом, подаваемым в полости пневматическогоцилиндраоткомпрессорачерезэлектропневматическийраспределитель14,обеспечивающий возвратно-поступательное перемещение штока при помощи блокауправления 11 как в автоматическом (при помощи конечных выключателей 10), так и вручном режимах.Тарировкадатчиковдавления3,6производитсянепосредственнонаэкспериментальном стенде. В полостях гидроцилиндра 7 с помощью редукционногоклапана 15 и образцового манометра, подключенных на входе в гидроцилиндр к патрубкудля вакуумного насоса, устанавливается давление воздуха.После этого измеряется выходной сигнал с датчиков давления 3,6.
Для тарировкидатчикаположениягидроцилиндразадаетсядиапазонвозвратно-поступательныхперемещений штока. Величина выходного сигнала с датчика положения 9 измеряетсяцифровым универсальным вольтметром.Контроль температуры рабочей жидкости в зоне рабочего зазора дросселя 5осуществляется термопарой медь-константан.МРЖ и ЭРЖ являются рабочими средами устройств перемещения и активнойвиброизоляции реологического типа, которые определяют их точностные и динамическиепараметры.Важнейшейхарактеристикойреологическойсредыявляетсядинамическаяэквивалентная вязкость, а важнейшими параметрами МР- и ЭР-дросселей являются ихрасходные характеристики.Задачи и порядок проведения исследований1.
Определение размеров частиц МРЖ, ЭРЖ и МР-эластомеров.1). Подготовка образца к исследованию:-Предварительно разместить исследуемый образец МРЖ или ЭРЖ междупредметным и покровным стеклами.-Поместить исследуемый образец МРЖ или ЭРЖ на столик микроскопа.Покровное стекло должно располагается внизу.-В случае измерения величины частиц в МР-эластомере, образец эластомераразместить на столик микроскопа исследуемой стороной вниз.-Подвести объектив микроскопа с предварительно нанесенной на стеклообъектива капли иммерсионного масла к исследуемому образцу на расстояние примерно0,1 мм снизу для получения четкого изображения образца.-Установить резкость изображения.2).
Провести измерение величины изображения частицы:-Наблюдая в окуляр и вращая барабан по часовой стрелке, совместить центрперекрестия с краем изображения частицы и по шкалам микрометра снять первыйотсчет I.-Совместить центр перекрестия с другим краем изображения частицы и снятьвторой отсчет II по шкалам микрометра.-Вычислить разностьотсчетов (II – I), которая определяет величинуизображения частицы.-Чтобы определить величину самой частицы Х, надо полученную разностьотсчетов разделить на линейное увеличение микроскопа β:X = ( II - I ) b .(2)3). По приведенной методике (п.
2) определить размеры нескольких частиц.4). При помощи системы фото- и видеорегистрации вывести на экран компьютераизображение исследуемых образцов МРЖ, ЭРЖ и МР-эластомеров и сохранить в памяти(по примеру на рис. 3).5). Сделать вывод о разбросе размеров частиц в суспензии и о среднем размеречастиц.2. Измерение разности давлений и расхода рабочей среды в МР- иЭР-дросселяхприразличныхуправляющихсигналах.Экспериментальныеисследования расходных характеристик МР- и ЭР-дросселей проводятся на стенде,описанном выше и представленном на рис. 8.
Схемы МР- и ЭР-дросселей показаны нарис. 4.В ходе экспериментов должны быть решены следующие основные задачи:1). Подготовка экспериментального стенда к работе, которая производится вследующем порядке:-Ознакомиться с инструкцией по технике безопасности при работе наэкспериментальном стенде.-Проверить подключение датчиков положения, давления и температуры кблоку АЦП/ЦАП.-Запустить ПО LabView и программу управления стендом.-Определить файл для записи экспериментальных данных (текстовый *.lvm).-Проверить заполнение полостей гидроцилиндра МРЖ или ЭРЖ с объемнойконцентрацией частиц jv=0,20.2).
Измерение скорости перемещений штока:-Включить компрессор и создать давление в его ресивере 5-6 атм.-Выключить компрессор.-Произвести включение экспериментального стенда согласно инструкции. Навход пневматического распределителя 14 при помощи газового редуктора 15 подать поддавлением сжатый воздух.Рис. 9.Расходные характеристики МР-дросселя-Провести термостабилизацию МРЖ или ЭРЖ до температуры t = 30 оС.-Провести измерение положения штока и пересчитать его в скоростьперемещения штока u, также измерить разности давлений DР на рабочем зазоре прификсированном значении управляющего напряжения. При этом скорость перемещенияштока u плавно изменяется от максимального значения до нуля при помощиэлектропневматического распределителя. Фиксированные значения управляющего токаили напряжения устанавливаются в определенном диапазоне с заданным шагом всоответствии с таблицами 5 и 6.Таблица 5Результаты исследований расходных характеристик МР-дросселяI, АV, м/с ×10-2Q, м3/с ×10-50…0,2…DР, Н/ м2 ×105……0,81,03).
Определить расход рабочей жидкости через зазор МР- или ЭР-дросселясогласно уравнению:Q = u∙Fпг ,(3)где Fпг – площадь поршня цилиндра (Fпг = 1,885∙10-3 м2).4). Результаты эксперимента занести в таблицы 5 и 6.5). Построить по результатам измерений графики расходных характеристик МР- иЭР-дросселей для различных фиксированных токов и напряжений. Пример такихграфиков показан на рис. 9 и 10.Таблица 6Результаты исследований расходных характеристик ЭР-дросселяU, кВV, м/с ×10-2Q, м3/с ×10-50…0,57………1,8…2,04Рис.
10.Расходные характеристики ЭР-дросселяDР, Н/ м2 ×1056). Определение зависимости эквивалентной динамической вязкости МРЖ и ЭРЖот управляющих сигналов в дросселе. Для определения эквивалентной динамическойвязкости МРЖ или ЭРЖ используем полученные ранее (рис. 9 и 10) расходныехарактеристики:-Диапазон расхода рабочей жидкости разбить на равные интервалы.-Для каждого фиксированного значения расхода найти соответствующиеперепады давлений при пересечении вертикальных линий с рядом расходныххарактеристик.-Определить эквивалентную динамическую вязкость МРЖ или ЭРЖ дляполученных значений DP и Q:mэкв =b×h3×DP/(12×l×Q),(4)где b – ширина рабочего зазора МР- или ЭР-дросселя (b = 20 мм);h – величина зазора (h = 0,5 мм);l – длина зазора (l = 10 мм).-Полученные значения эквивалентной динамической вязкости МРЖ и ЭРЖзанести в таблицы 7 и 8.Таблица 7Результаты определения эквивалентной динамической вязкости МРЖQ, м3/с ×10-5DР, Н/м2 ×105I, А0,5…1,0……2,5…3,0…mэкв., Па∙с-По полученным данным построить графики зависимости эквивалентнойдинамической вязкости МРЖ и ЭРЖ от управляющего сигнала при фиксированныхзначениях расхода.Пользуясь полученными экспериментальными зависимостями DР(Q,U) можноопределить необходимый перепад давлений DР для заданного расхода Q в рабочемдиапазоне изменения управляющего напряжения U.Исходя из полученных значений DР и Q можно рассчитать необходимую мощностьнасосной станции для обеспечения заданных характеристик привода на основе МР- иЭР-эффекта.Проведенные исследования позволяют разрабатывать теоретические основырасчета и выбора параметров управления МР- и ЭР-процессами в механизмах на ихоснове.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
