CC BY
10
УДК 656.13
ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ТЕНЗОДИНАМОМЕТРИЧЕСКИХ ОПОР ПРИ ВИБРОКОНТРОЛЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
МАРКИН О.Ю., СЕНТЯБРЕВ А.В., МАРКИН Ю.С., ПЕТРУШЕНКО Ю.Я.
Казанский государственный энергетический университет
В статье описан метод оптимизации параметров тензодинамометрических опор, разработанный и использованный авторами при вибрационном контроле электрических двигателей. Этот метод позволяет перейти от подбора параметров упругих опор и подвесок при тензометрировании вибрационных процессов различных механизмов, т е перейти от метода проб и ошибок к научному методу расчета их параметров.
В практике тензометрирования часто определяют величину относительной деформации г датчиков [1]. Для этого используют различные тарировочные устройства. Схема одного из них представлена на рис. 1.
Устройство состоит из станины 1, балки равного сопротивления 2, жестко закрепленной к станине с помощью накладки 3 и резьбовых крепежных элементов 4. Снизу и сверху к балке вдоль ее осевой линии приклеены тензодатчики 5 и 6, связанные электрической цепью с электронной измерительной аппаратурой, не показанной на схеме. На некотором расстоянии х от жесткой заделки балки установлен индикатор часового типа 7. На конце балки закреплен груз 8. На виде сверху представлена балка равного сопротивления с грузом.
О
Рис. 1. Схема тарировочного устройства
© О.Ю. Маркин, А.В. Сентябрев, Ю.С. Маркин, Ю.Я. Петрушенко Проблемы энергетики, 2008, № 5-6
Величину относительной деформации определяют по соотношению ¥
8 = -
.2
X
где Н - толщина балки, на которую наклеены тензодатчики, мм; /- прогиб балки, измеренный индикатором часового типа, мм; х - расстояние от заделки до геометрической оси измерительного штока индикатора часового типа, мм.
При ступенчатом изменении изгибающего момента на каждом фиксированном прогибе А с прибора снимают показания, характеризующие величины относительного изменения сопротивлений тензодатчиков. По этим данным определяют значения коэффициентов тензочувствительности К каждого тензодатчика. Полученные величины К для 8...10% партии датчиков подвергают обработке методами математической статистики. Полученное значение коэффициента тензочувствительности относят ко всей партии тензодатчиков. По этим данным и подбирают параметры тензодинамометрических опор и подвесок.
Учитывая, что на качество вибрационных кривых оказывает влияние частота собственных колебаний опор и подвесок с распределенной на них массой контролируемых машин и механизмов [2], авторами предложен метод оптимизации их параметров [3, 4].
После определения величин относительной деформации с прибора снимают индикатор часового типа и в этой балке с грузом (ударом какого-либо тела) возбуждают свободные колебания, по электронной записи которых определяют соответствующую частоту собственных колебаний. По полученным данным, для набора балок различного сечения и изготовленных из различных материалов, но с одной и той же массой груза, строят график (рис. 2) изменения единиц относительной деформации (еод) в зависимости от величин поперечных сечений балок [еод = /1(Р)] - монотонно убывающей функции и график изменения частот собственных колебаний [ш0 = А2(Р)] - монотонно возрастающей функции. Эти графики складывают и получают суммарный график [Опар = АР)], по которому и определяют оптимальные параметры сечений тензодинамометрических опор (Ро).
©о с 600 500 400 300 200 100
\\ га=10 кг А
\ //
% -о
еод=/,(/0 \ ^пар “ ^ Юо =мп
;—
*
еод
0,06
0,05
0.04
0,03
0,02
0,01
0 20 40 60 80 100 ^(см!)
—*-----кривая функции сод=/|(/0
—•----кривая функции <0о=/2(/г)
-------кривая функции 0„ар =/(/•)
Рис. 2. График изменения параметров £ и ю0 упругих опор в зависимости от изменения их поперечных сечений
Эти рассуждения справедливы и для вертикально расположенных опор и подвесок, например для регулируемого тензорезисторного преобразователя (рис. 3). Преобразователь состоит из упругого элемента 1, выполненного в виде пакета геометрически калиброванных пластин, одним концом который с помощью чистой шпильки 2, нажимной втулки 3 и резьбовой гайки 4 закреплен к стойке 5. На наружную пластину упругого элемента 1 наклеен тензорезистор 6. Стойка 5 своим основанием расположена в направляющем пазу 7 станины 8. Основание стойки 5 прикреплено к станине 8 с помощью резьбовых крепежных элементов 9 с возможностью перемещения стойки вдоль направляющего паза 7 и жесткого крепления к станине 8 в заданном или требуемом положении. Нижняя часть упругого элемента 1 такой же шпилькой прикреплена к платформе 10 с исследуемым механизмом, например редуктором или электродвигателем, не показанными на схеме.
1—_ Вид А пластина
Рис. 3. Регулируемый тензорезисторный преобразователь
Регулируемый тензорезисторный преобразователь работает следующим образом.
Если начать измерять силы при одной пластине с тензорезистором 6, то измеряемая сила, например, равна 1 кН. При установке еще одной пластины измеряемая сила уже будет равна 2 кН, а измеряет ее все тот же тензорезистор, при трех пластинах - 3 кН и т. д. Очевидно, что предлагаемый преобразователь измеряет силы большого диапазона их изменения. Пластины упругого элемента 1 могут быть разного сечения, но важно при этом знать соотношения площадей их поперечных сечений. При измерении различных по величине сил необходимо обеспечить равномерное их нагружение. В предлагаемом преобразователе это достигается изготовлением калиброванных отверстий и нанизыванием их на чистую шпильку 2 по скользящей посадке, сжатием их шпилькой, втулкой 3 и гайкой 4. Изготовление геометрически калиброванных пластин с отверстиями обеспечивает их равномерное нагружение. Компенсаторами изменений толщины пакета пластин к являются нажимные втулки 3 высотой й. При этом длина втулки й должна быть больше общей толщины пакета пластин к. Для обеспечения
вертикального положения пакета пластин предусмотрена возможность перемещения стойки 5 вдоль направляющего паза 7 станины 8 вперед или назад и закрепления ее в нужном положении с помощью резьбовых крепежных элементов 9. При этом платформа 10 должна занимать неизменное положение.
Теоретические расчеты и эксперименты подтвердили справедливость наших рассуждений. С помощью предложенного преобразователя, таким образом, можно значительно расширить пределы измеряемых величин сил. Особенно удобно эксплуатировать преобразователь при одинаковой толщине пластин в пакете.
Параметры г и ш0 упругих опор в этом случае экспериментально определяются аналогично изложенному выше, но при вертикальном их расположении.
При описанном способе оптимизации параметров тензодинамометрических опор удается правильно подобрать упруго-инерционные параметры опор и осуществить качественную запись колебаний исследуемых механизмов [5]. При этом устраняется способ проб и ошибок получения приемлемых параметров тензодинамометрических опор при исследовании различных механизмов.
Summary
This article deals with optimization method of tensordinamometrical support parameters. It alsow has been developed and used by the authors in vibration control of electrical motors and makes it passible to pass from selaction of resilient mountings and suspensions parameters in tensormetering vibration processes of varicus mechanisms. The perpuse of this is to pass from trial and errer method to seientific method of caleulating their parameters.
Литература
1. Тензометрия машин пищевых производств / М.У. Кацнельсон, М.А. Павловский, М.Д. Руб и др. - М.: Машиностроение, 1968. - 215 с.
2. Стенд для вибрационного контроля электродвигателей / Ю.С. Маркин,
B.П. Лялякин, О.Ю. Маркин и др. // Техника в сельском хозяйстве. - 2004. - № 3. -
C.18 - 19.
3. Харазов А.М., Цвид С.Ф. Методы оптимизации в технической диагностике машин. - М.: Машиностроение, 1983. - 132 с.
4. Прикладная математика / Ю.Ф. Лачуга и др. - М.: Колос, 2004. - 200 с.
5. Патент РФ № 39950, МПК G 01 В 13/02. Измерительный механизм для вибрационного контроля зубчатых механизмов / Ю.С. Маркин, О.Ю. Маркин, А.В. Сентябрев и др. - Опубл. 20.08.04, Бюл. № 23.
6. Патент РФ № 60719, МПК G 01 L 1/22. Регулируемый тензорезисторный преобразователь / О.Ю. Маркин, А.В. Сентябрев, Ю.Я. Петрушенко, М.Ю. Аюпов, Ю.С. Маркин. - Опубл. 27.03.07, Бюл. № 3.
Поступила 08.02.2008
