Проектирование автоматизированнь1х станков и комплексов (831033), страница 34

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 34)

Изменение напряжениярегистрируется вольтметром.Представителями преобразователей первой группы являются проволоч­ные, реже фольговые тензопреобразователи. Они представляют собой плос­кие элементыR,иR2(рис.4.22,а), состоящие из двух склеенных слоев тон­кой бумаги и петлеобразно расположенной между ними проволоки диамет­ром15 ... 30мкм.Наклеенныенакакую-либонагружаемуюдетальпреобразователи деформируются вместе с металлом.

Изменяются поперечноесечение, длина и удельное сопротивление проволоки, а следовательно , и еепервоначальное сопротивление R наЛR=RSoE,(4.40)где S0 - относительная чувствительность материала проволоки, Soе-= ЛR/ (Re);относительное изменение длины проволоки.Изменение сопротивления тензопреобразователя и тока в измерительнойцепи пропорциональны напряжению металла в местах наклейки. Поэтому,зная ЛR, можно измерять силы, перемещения, давления, ускорения и т.

д.Акселерометром (см. рис.R2 можно измерятьFин4.22,а) с помощью тензопреобразователейвертикальное ускорение у детали1R,истанка. Сила инерции= ту изгибает пружину 2 и вызывает напряжение cr, пропорциональноемассе т и ускорению у, т. е.cr ~ Fин ~ у.4.4. Средства и методы исследоватшя динамической системы станковR,wSo2R1~т2,011,811,6о54.22.1015 l, ммбаРис.187Схема акселерометра (а) и зависимость чувстви­тельности S0 тензопреобразователя от длиныl базы (6)Тензопреобразователи различают в зависимости от значений сопротивле­нияRи базыбазы доДля/.

Относительная чувствительность повышается с увеличением15 мм (рис. 4.22, б). Рекомендуется выбирать l = 5 ... 20 мм.заданного материала относительная чувствительность S0 практиче­ски постоянна. Благодаря этому можно исключить непосредственную тари­ровку тензометрического устройства, используя формулумость(4.40)и зависи­cr(E):cr = €Е = EЛR/(RS0 ).Все шире применяют полупроводниковые преобразователи, в том числетензорезисторы, у которых при деформации изменяется удельное электриче­ское сопротивление. Их относительная чувствительность в десятки раз выше,чем проволочных.Для измерения малых перемещений используют индуктивные преобразо­ватели. Принцип их работы состоит в изменении электрического сопротивле­ния магнитопровода с изменением воздушного зазора магнитной цепи илимагнитной проницаемости железного сердечника, входящего в магнитнуюцепь.ИндуктивностьLэлектромагнитной системы, содержащей обмотку иферромагнитный сердечник с небольшим воздушным зазоромчисла витковw,8,зависит отактивного магнитного сопротивления сердечника Rсерд, маг­нитного сопротивления воздушного зазораR8и реактивной составляющеймагнитного сопротивления хн, обусловленной вихревыми токами и потерямина гистерезис:L=w✓(Rсерд + Ro) 2 + х~.Все эти параметры могут быть положены в основу построения различныхиндуктивных преобразователей.Конструкция бесконтактного индуктивного преобразователя с ферритнымсердечником для исследования колебаний столов, суппортов и вращающихсяшпинделей приведена на рис.4.23,а.

Сопротивление магнитопровода изме-4. Динамика188станков0 16J'1/~12/о3аРис.4.23.8'7-О нач8Ораб6Схема конструкции (а) и характери­стики (б) индуктивного бесконтактного преоб­разователя с ферритовым сердеЧНИI<омняется с изменением зазоращейся деталью3,8 между ферритовым сердечником 1 и колеблю­2 имеет 400 витковкоторая вьmолняет роль якоря. Катушкаиз проволоки ПЭЛ-0,1 мм. Чувствительность преобразователя в комплекте сусилителем ТА-5 и осциллографом Н-700 составляетстатике иS = 7 ... 14 мм/мкмна частоте исследуемогоS = 10 ... 20 мм/мкмпроцесса 100 Гц.вИндуктивные преобразователи имеют малый участок линейной характе­ристикирабочий участок Ораб (рис.-4.23, 6).При8=Овсистеме есть оста­точный ток10 .

Поэтому при исследовании устанавливают начальный зазор◊нач, с которого начинается линейная характеристика ( система координатI' = 8').Свойство ферромагнитных материалов изменять свою магнитную прони­цаемость под действием создаваемых в них механических напряжений ис­пользуется для создания магнитоупругих индуктивных преобразователей.

Ихприменяют для измерения крутящих моментов и малых перемещений в стан­ках с ЧПУ. Здесь роль сердечника обычно выполняет какая-либо конструк­ционная деталь, передающая нагрузку и выполненная специально из ферро­магнитного материала (пермаллой и др.).Контактные измерительные приборы с индуктивными преобразователямииспользуют для статических измерений или при небольших скоростях иускорениях.Для повышения чувствительности преобразователи первой группы вклю­чают по мостовой схеме (рис.4.24).Преобразователи, которые изменяют своесопротивление под воздействием входных параметров, назьmают активными(+R,, -R;),а если они не изменяют сопротивление, то пассивными(R 0 ).Чувствительность мостовой схемы определяется отношением токаIв из­мерительной диагонали к входному параметру.

Значение тока зависит отнапряжения И на диагонали моста, от числа активных преобразователей, из-4.4. Средства и методы исследоватшя динамической системы станков- 40189- 400,320,400,48 8,мм0,320,48 8, мм0,40бат0, мА4020Roо-200,320,400,488, ммвРис.4.24.ЭксперимеIПальные характеристики индуктивных преобразо­вателей с ферритовым сердечником, вкmоченных по мостовой схеме:а-с одним активным преобразователем;телями; в -6-с двумя активными преобразова­с двумя активными неправильно включенными преобразователямименения их сопротивления ЛR и способа включения в мостовую схему (см.индексы приR на рис. 4.24).

Для схем, приведенных на рис. 4.24,Io = ИR1R4 - R2RзR1R2Rз+ R2RзR4 + RзR4R1 + R4R1R2(4.41)При балансировке моста ток в измерительной диагонали равен нулю, т. е.(4.42)Активные преобразователи, изменения сопротивлений которых имеютодинаковые знаки, должны включаться в противоположные плечи моста.

То-1904. Динамикастанковгда при одинаковом сопротивлении всех плеч моста из формулы(4.41) можнополучить явную зависимость тока 10 от числа активных преобразователей:Л.RIo(l) =И-2;4RIo(2)Л.R=И-2;2RЛ.R/0(4) =И- .R2(4.43)Следовательно, чувствительность мостовой схемы возрастает вдвух активных преобразователяхНа рис.4.24(/0(2)) и в 4 раза при четырех2 раза при(/ос4))-построены экспериментальные характеристики различныхмостовых схем с использованием индуктивных преобразователей.

Начальныйзазор ◊нач=0,4мм. В соответствии с формуламистовой схемы на рис.4.24, 6в2разователи в мостовой схеме на рис.сопротивления одного знака(4.43) чувствительность мо­4.24, а. Преоб­раза вьШiе, чем схемы на рис.4.24,в включены неправильно, так как+R; находятся в смежных, а не в противополож­(4.42) баланса моста ток должен бытьных плечах.

Теоретически, из условияравен нулю:+R;Ro=+R;Ro,однако в силу различных погрешностей неболь­шие колебания будут наблюдаться (см. график на рис.4.24,в), что ошибочноможет быть принято за результаты исследования.К устройствам второй группы относятся пьезо-, термоэлектрические ииндукционные преобразователи. В пьезоэлектрическом преобразователе ис­пользован прямой пьезоэффект. Преобразователь широко применяют для из­мерения сил, давлений, ускорений. На рис.4.25,а представлена типовая кон­струкция акселерометра. При воздействии на корпус1механических колеба­ний с ускорением у инерционная масса т с силой Fпьезокерамические элементы2.= тупорционален силе F и, следовательно, ускорению у."',,.,"2б/\..J:!..Jа2fs\3вРис.4.25.деформируетВозникающий электрический зарядПьезоэлектрический (а), термоэлектри­ческий (б) и индукционный (в) преобразователиqпро­4.4.

Средства и методы исследоватшя динамической системы станков191Чувствительность преобразователя определяется как отношение напря­жения И (зарядаq)на обкладках пьезоэлемента к воздействующему на негоколебательному ускорению:S=U/y=q/y.Для пьезоэлектрических преобразователей характерны малые габаритныеразмеры и масса(5 ... 60 г), они работают в диапазоне от долей герц до десят­2ков килогерц. Диапазон измеряемых ускорений у = 0,01 .. .400 ООО м/с , чув­ствительность S = 0,1 ... 100 мВ·с2/м.При исследовании преобразователь жестко прикрепляют к детали, причемесли рабочая частота/раб>2кГц, преобразователь приваривают или приклеи­вают. Масса преобразователя не должна превышать1О %от массы исследуе­мой детали.

Диапазон рабочих частот выбирают в интервале20 .. . 30 % от ре­зонансной частоты. Необходимо учитывать наличие поперечной чувстви­тельности, достигающей2 ... 20 %.Принцип действия термоэлектрического преобразователя основан на воз­никновении термоэлектрического тока в цепи инструмент-4.25, 6).изделиенок вследствие нагрева и разнородности их материалов (рис.ста­Боль­шой ток и малая инерционность позволяют исследовать процесс резания ирегистрировать характер изменения сил и температуры, точно фиксироватьвремя резания, а также выполнять другие измерения простыми средствамистрелочным прибором1 или осциллографом 2-без усилителя.

Измерительнуюсхему подключают к изолированному резцу и какой-либо корпусной дета­ли3.Для усиления сигнала подключение рекомендуется проводить непо­средственно к обрабатываемой детали4.В основу работы индукционного преобразователя положено явлениеэлектромагнитной индукции.длинойlсо скоростьюvПри движенииэлектрическогопроводникав магнитном поле с индукцией В в проводнике наво­дится электродвижущая сила Е при числе витковw:E=Blvw.Наводимая сила пропорциональна измеряемой линейнойскорости.

На рис.4.25,измерения линейной скорости. Сердечникется между полюсамиvили угловой ffiв показана схема индукционного преобразователя дляNиSдвижной части конструкции1вместе с катушкой2перемеща­магнита. Сила Е пропорциональна скорости по­3, скрепленной ссердечником1.В металлорежущих станках индукционные преобразователи широко ис­пользуют для измерения скорости вращения (тахогенераторы постоянного ипеременного тока). Для измерения длины или ускорения на выходе преобра­зователя включают соответственно интегрирующий или дифференцирующийконтур.1924. Динамика4.4.2.

Регистрирующиестанковизмерительные приборыДля визуального наблюдения и записи быстроизменяющихся параметровДС станков применяют светолучевые (магнитоэлектрические) и электронно­лучевые (электронные) осциллографы.Верхний предел частот, регистрируемых светолучевым осциллографом,определяется собственной частотой вибратора и составляеттолучевой осциллограф имеет много каналов(4--120,5 ... 7кГц. Све­и более), что позволяетодновременно регистрировать несколько параметров.

Характеристики

Список файлов книги