Воронин_Антиплагиат (1230178), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Крометого,применение устройств с цифровой обработкой в ряде случаев оказывается более выгодным стехнической и экономической точек зрения из-за их универсальности и возможности работать вразличных режимах.[28]Целью данной дипломной работы является разработка устройства контроля частоты вращения вала. Работасостоит из следующих этапов:Стр. 4 из 2516.06.2016 11:00Антиплагиатhttp://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23683761&r...- анализ устройств контроля частоты вращения вала;- разработка конструкции устройства и его программного обеспечения;- построение модели устройства контроля частот вращения и разработка лабораторной установки;- оценка безопасности при работе с электроустановками и экономический расчет проекта.Проделанная работа позволит усовершенствовать лабораторный стенд устройством контроля частоты вращениявала. Частота вращения двигателя будет отображаться на разработанном устройстве, тем самым облегчитвыполнение лабораторных работ на данном стенде студентами.1 АНАЛИЗ УСТРОЙСТВ КОНТРОЛЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ВАЛАОсновной параметр, определяющий тягу двигателя - это частота вращения.
Прибор, измеряющий частотувращения, называется тахометр. Область применения – замер частоты вращения ротора компрессоратурбореактивного двигателя, вала поршневого двигателя, вала турбины газотурбинного двигателя и прочихвалов [1].Помимо этого, в качестве датчиков обратной связи, в системах слежения применяют тахогенераторы. В данномслучае происходит замер частоты вращения исполнительных органов.
Основная градуировочная погрешностьавиационных тахометров, при нормальных условиях, не превышает ± 0,5 % максимального значения шкалдиаметром 80 мм. Для других шкал погрешность составляет ± 1 %.При работе тахометра уровень радиопомех должен быть минимальным, таким образом, достигается снижениемагнитного влияния на показания других приборов.Частота вращения вала n выражается через угловую скорость (радиан в секунду).Частоту вращения вала измеряют различными методами, среди основных можно выделить электрические,механические и стробоскопические. К механическим методам следует отнести часовой, центробежный,вибрационный и фрикционный методы. Основной интерес для авиации представляют часовой и центробежныйметоды.При центробежном методе используется зависимость центробежной силы от угловых скоростей вращенияинерционных масс.
При использовании данного метода, грузы крепятся на вращающейся оси при помощишарниров. Под действием углового вращения грузы расходятся, перемещая вдоль оси муфту, которая сжимаетпружину до тех пор, пока её усилие не уравновесит силувращения. Это метод положен в основу, при изготовлении чувствительных элементов в авиационных системахавтоматического регулирования частоты вращения газотурбинных двигателей.Часовой метод нашел применение при измерении частоты вращения вала за интервал времени, который заданчасовым механизмом.Индукционный и магнитоиндукционный методы относятся к электрическим методам.
При магнитоиндукционномметоде – электропроводящее тело увлекается полем постоянного магнита, за счет индукционных токовнаводимых в нём.Индукционный метод использует тахогенераторы переменного и постоянного токов, при наведении ЭДС полемпостоянного магнита. ЭДС зависит от частоты вращения обмотки или магнита.Стробоскопический метод основан на периодическом краткосрочном освещении вращающегося вала счастотой, равной частоте вращения вала.
Частота вспышек излучающей лампы определяется электроннойсхемой. Данный метод распространен в лабораторных условиях.1.1 ТахометрыПриборы для измерения частоты вращения вала (угловой скорости) называются тахометрами (Рисунок 1.1). Тахометры, снабженные регистрирующим (записывающим) устройством - называютсятахографами. Приборы суммирующие число оборотов вала - называются счетчиками.В[16]зависимостиотместа[1]установкитахометраи[16]способаприменениятахометрыподразделяют на стационарные, дистанционные и ручные.
По принципу действия, различают[1]механические(центробежные),магнитные,магнитно-индукционные,электрическиеиэлектронные тахометры [1].[16]Рисунок – 1.1 Тахометр1.1.1МеханическиетахометрыПринцип действия механических тахометров основан на использовании центробежных сил,пропорциональных квадрату угловой скорости, действующих на центробежные расходящиеся грузы( наклонное кольцо), находящиеся на валу и вращающиеся вместе с ним вокруг оси, ([16]Рисунок 1.2). Чувствительным элементом является кольцо 1 на оси 2, проходящей через приводной валик 3.Кольцо нагружено спиральной пружиной 4 и связано тягой 5 с подвижной муфтой 6.
При вращении валикакольцо стремится занять положение, перпендикулярное к оси вращения. Муфта через промежуточное кольцо 9и зубчатую рейку 7 входит в зацепление с шестерней 10, на оси которой закреплена стрелка 8, движущаясявдоль шкалы прибора (градуирована в об/мин.). Тахометр закреплен неподвижно, а вал 3 приводится воСтр. 5 из 2516.06.2016 11:00Антиплагиатhttp://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23683761&r...вращение через передачу от вала двигателя [1].При установившемся режиме центробежная сила, действующая на вращающееся кольцо 1, уравновешиваетсясилой действия спиральной пружины, и стрелка тахометра неподвижна. При изменении частоты вращения валаравновесие сил нарушается, вызывая разворот кольца относительно оси 2 на угол α и соответствующийразворот стрелки 8 прибора.
Механические центробежные измерительные приборы обладают нелинейнойстатической характеристикой, поэтому их шкала неравномерная.Рисунок 1.2 – Устройство механического центробежного стационарного тахометраРисунок 1.3 – Внешний вид механического центробежного ручного тахометраПериодический контроль частоты вращения и проверку стационарных тахометров производят механическимцентробежным ручным тахометром (Рисунок 1.3), прижимая наконечник 1 к торцу вращающегося вала. Вкорпус 2 встроен редуктор с переключающим устройством, позволяющий менять передаточное отношение отнаконечника 1 к чувствительному элементу для измерения в пяти диапазонах частоты вращения от 25 до 10000об/мин.
Переключают редуктор и устанавливают указатель 3 путем перемещения вдоль оси наконечникаприводного вала при нажатой кнопке 4. В зависимости от установленного диапазона частоты вращенияпоказания прибора определяют по одной из двух шкал. К преимуществам механических тахометров относитсявысокая точность показаний, а к недостаткам - невозможность дистанционного отсчета [1].1.1.2. Магнитоиндукционные тахометрыМагнитоиндукционный тахометр имеет равномерную шкалу.
В тахометре (Рисунок 1.4) вращение от приводноговала 1 через конические шестерни и вал 2передается ротору с постоянными магнитами 3, между которыми на оси 10 находится алюминиевыйдиск 4.[31]Рисунок 1.4 – Магнитоиндукционный тахометрПод действием вращающегося поля магнитов в диске индуцируется электрический ток, создающийсвое магнитное поле. Сила взаимодействия магнитных полей уравновешивается силой действияволосковой пружины 5, один конец которой закреплен на оси 10, а другой – в корпусеприбора.Пропорционально частоте вращения приводного вала 1 изменяются действующие силы,разворот диска 4, оси 10 и [31]жестко связанной с ней стрелки 7 вдоль шкалы 8.В прибор вмонтирован магнитоиндукционный успокоитель, состоящий из алюминиевого диска 9, закрепленногона валу 10, и неподвижной системы с постоянными магнитами 6.
При движении в диске 9 индуцируется ток исоздается магнитное поле, взаимодействующее с полем постоянных магнитов. А так как сила взаимодействияэтих полей направлена в сторону, противоположную движению диска, то происходит торможение колебанийстрелки прибора [1].1.1.3. Дистанционные магнитоиндукционные тахометрыДистанционное измерение частоты вращения основано на принципе электрической дистанционнойпередачи вращения вала двигателя валу магнитно-[1]индукционного [8]измерительного узлаизмерителя и преобразования частоты вращения вала в угловые перемещения стрелки измерителя[1].[1]Рисунок 1.5 – Дистанционный магнитоиндукционный тахометр.Тахометр работает следующим образом ( Рисунок 1.5): в обмотке статора 11 датчика при вращенииротора 15 возбуждается трехфазовый ток с частотой, пропорциональной частоте вращения валадвигателя.
Токпотрем проводам приводится кобмоткестатора 12синхронногосерводвигателя.Частота вращения магнитного поля статора измерителя пропорциональна частотетоков в обмотках фазы. Ротор двигателя измерителя вращается с частотой, синхронной вращениюмагнитного поля статора. На конце вала ротора двигателя укреплен магнитный узел 2 с шестьюпарами постоянных магнитов, между полюсами которых расположен чувствительный элемент 8. Привращении магнитного узла в чувствительном элементе индуцируются вихревые токи. В результатевзаимодействия вихревых токов с магнитным полем магнитного узла создается вращающий моментчувствительного элемента. Вращающему моменту чувствительного элемента противодействуетспиральная пружина 7, – один конец которой укреплен на оси чувствительного элемента, другой неподвижен.
Так как момент спиральной пружины пропорционален углу ее закручивания, то уголповорота чувствительного элемента пропорционален частоте вращения магнитного узла, исоответствует частоте вращения вала двигателя. На другом конце оси чувствительного элементаукреплена стрелка 5, показывающая по равномерной шкале 4 измерителя.Стр.
6 из 2516.06.2016 11:00Антиплагиатhttp://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23683761&r...Для повышения устойчивости стрелки и улучшения отсчета показаний прибора примененодемпфирование подвижной системы измерителя. При движении подвижной системы магнитныйпоток магнита 6 наводит в алюминиевом диске 3 вихревые токи, которые взаимодействуют смагнитным полем магнитов, и в подвижной системе возникает тормозящий момент. Ротор состоит издвух постоянных магнитов 13 и трех гистерезисных дисков 14, соединенных вместе.Взаимодействие ротора с магнитным полем статора – определяется взаимодействием магнитныхполей постоянных магнитов статора и гистерезисных дисков.1.1.4. [1] Электрические тахометрыЭлектрические тахометры служат для дистанционного контроля направления и частоты вращениявалов в диапазоне до 1500 об/мин.
Датчиками в них служат тахогенераторы - миниатюрныегенераторы переменного или постоянного тока, вырабатывающие напряжение, пропорциональноечастоте вращения вала. Указателями являются магнитоэлектрические вольтметры со шкалой,градуированной в единицах частоты вращения [1].[16]Рисунок 1.6 – Схема действия электрического тахометраРисунок 1.7 – ТахогенераторВ тахометре (Рисунок 1.6) тахогенератор 3 постоянного тока, приводимый во вращение от вала через цепнойпривод 2, является датчиком частоты вращения вала 1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
