CC BY
17
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО _ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА
Том 158 1968
К ВОПРОСУ СОЗДАНИЯ ВИБРОИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ
АППАРАТУРЫ
В. Ф. ГОРБУНОВ, Г. С. ЖАРТОВСКИЙ, Ю. А. ОПАРИН
(Представлена научным семинаром кафедры горных машин, рудничного транспорта
и горной механики)
При исследовании машин ударного действия с целью совершенствования их конструкций и при производственном контроле для выявления соответствия уровня вйбраций действующим санитарно-гигиеническим нормам используют виброизмерительную аппаратуру.
Промышленностью серийно выпускаются различные виброизмери-тельные приборы. Они позволяют производить запись процесса колебания (ВР-1) или наблюдать за изменением какого-либо параметра вибрации по стрелочному прибору (В-2, ВПУ-2М, УБП, ПИУ-1 м).
Специфическими особенностями работы машин ударного действия с точки зрения использования виброизмерительной аппаратуры являются значительные перегрузки, доходящие до нескольких десятков gy спектральный состав вибраций распространяется от 10 до 10000 гц, величины вибросмещений колеблются в пределах 0,01—10 мм, форма вибраций может иметь случайный характер.
В зависимости от целей использования аппаратуры к ней предъявляются различные требования. При исследованиях в лабораторных условиях комплекс виброизмерительной аппаратуры должен удовлетворять требованиям обеспечения заданной точности эксперимента в условиях ударов и случайных толчков при высокой достоверности результатов. Аппаратура должна иметь полосу пропускания частот от 10 гц до 10 кгц, динамический амплитудный диапазон по перегрузкам 0.05—100 g по смещениям 0,01—10,0 мм. При производственном контроле аппаратура должна быть портативной, высоконадежной, позволяющей производить периодическую калибровку простыми средствами, простой в обслуживании (не требующей обслуживающего персонала высокой квалификации).
Трудно найти серийную отечественную аппаратуру, которая могла бы удовлетворить таким требованиям. Прибооы с низкочастотными датчиками и стрелочным выходом типа В-2, ВПУ-2М, УБП и др. малопригодны: датчики рассчитаны на узкий диапазон частот (до 100—150 гц); малые значения перегрузок (до 10 g) и смещений (до 2 мм), наличие усилителей в электронных блоках не позволяет работать при неустановившихся' процессах. Отечественные приборы одновременно не перекрывают диапазона частот 10—10000 гц. Даже лучший серийный прибор ПИУ-1м с пьезодатчиком ПДУ-1 позволяет измерять виброускорения только при частотах вибраций от 40 до 5000 гц. Датчик 6
в условиях резких ударов быстро выходит из строя: крошится кристалл кварца.
Так как вибрация молотков не постоянна во времени и амплитуда смещения меняется от цикла к циклу, для анализа вибрации виброударных механизмов необходима непрерывная запись колебания.
Ручной виброграф ВР-1 позволяет записывать колебания па бумажную ленту, покрытую воском, однако скорость перемещения ленты мала, поэтому анализ колебаний затруднителен.
Этот недостаток устранен в аппаратуре, с датчиком потенциометри-ческого типа [1]. Запись виброграмм производится на кинопленку с помощью магнитоэлектрического осциллографа. При установке необходимой скорости пленки получаются виброграммы, удобные для качественного анализа. Этот способ хорош для лабораторных исследований.
При производственном контроле нет надобности в качественном анализе вибрации. а ^ Необходимо лишь установить соответствие амплитуды смешения требованиям санитарных норм. Причем время контроля должно быть невелико. В соответствии с этими требованиями были проведены эксперименты с прибором, снабженным магнитоэлектрическим (сейсмическим) датчиком $ (рис. 1). В процессе испытаний выяснилось, что толчки, воз-^
гроо
Рис. 1. Магнитоэлектрический (сейсмический) внбродатчик
Рис. 2. Индуктивный (а, б) и контрольный (в) датчики для контроля вибрации молотков. 1 — контактный лепесток, 2 — заклепка, 3 — обмотка измерительная, 4 — обмотка генераторная, 5 — каркас катушки, 6 —пробка, 7 — ферритовый стержень, 6— корпус оправки, 9—колпак
никающие при работе молотка, выводят систему датчика из равновесия. При этом стрелочный указатель прибора или выходит за пределы шкалы при случайных толчках, или колеблется в начале шкалы, где отсчет затруднителен. Полученные результаты позволили установить, что для контроля вибрации пневматических молотков сейсмические датчики непригодны.
В дальнейшем был разработан прибор с датчиком индуктивного типа (рис. 2, а, б). Генераторная обмотка датчика питается частотой
10 кгц от звукового генератора. Сигнал с измерительной обмотки поступает на электррнный осциллограф. Связь между обмот^ками датчика — трансформаторная и осуществляется с помощью ферритового стержня, заключенного в оправку.
При испытаниях молотков катушка с обмотками закрепляется на неподвижной опоре, а ферритовый стержень — на молотке. Оценка делений шкалы на экране осциллографа осуществляется с помощью контрольного датчика (рис. 2, в). Прибор с датчиком индуктивного типа сложен в обращении, требует точной установки напряжения и частоты питания. Учитывая, что новыми санитарными нормами'предусматривается оценивать виброударные инструменты по виброскорости, нами проведены разработки прибора, который бы позволял измерять скорость, смещение и ускорение одновременно либо по отдельности.
Прибор имеет датчик индуктивного типа (рис.3). Датчик состоит из магнита 3, закрепляемого на объекте измерения, и катушки 2 с обмоткой. Катушка закрепляется на неподвижной опоре. Сигнал датчика пропорционален скорости, но путем подключения к схеме контуров на выходе можно получить смещение, скорость и ускорение. Причем все параметры могут быть зафиксированы одновременно или в отдельности. Калибровка датчика динамическая на любой установке с известной амплитудой и частотой. Подключение датчика к схеме с катодными Цо-Еторителями позволяет вести запись вибрации на шлейфовом осциллографе.
Наиболее полная характеристика вибрации машин ударного действия может быть получена по спектру вибрации. Спектральное разложение производится аналитическим, графоаналитическим и инструментальным методами. С нашей точки зрения, для машин ударного действия наиболее приемлем инструментальный метод.
Серийно выпускаемые спектроанализаторы СИЧ, АСЧХ, АС-3 и др. не полностью удовлетворяют требованиям анализа вибрации машин ударного действия либо по частотному диапазону (например, СИЧ — инфранизкочастотный, а АСЧХ — высокочастотный приборы),, либо по минимально регистрируемому уровню входного сигнала.
Данные анализа либо считываются с экрана анализатора, либо непрерывно фиксируются с экрана на кинопленку. Оба этих метода приемлемы для исследований молотков в лаборатории и не пригодны для производственных условий, особенно при большом количестве молотков. Для производства удобнее получение цифровой информации, поэтому к анализаторам необходимо подключать приборы типа цифрового вольтметра.
Таким образом, виброизмерительная аппаратура для пневматических молотков должна иметь прибор с безынерционным указателем, а для контроля спектра вибрации должны быть разработаны анализаторы с частотным диапазоном 10— 10000 гц и выходом на безынерционный цифровой прибор.
ЛИТЕРАТУРА
1. В.,Ф. Горбунов, В. И. Гусаров, Л. С. Берез и н. Электрический способ записи виброграмм пневматических молотков. ИВУЗ, Горный журнал, № 12, 1962. 8
Рис. 3. Индукционный датчик. 1 — каркас катушки, 2 — обмотка, 3— магнит, 4-—оправка
