Реализация систем измерений, испытаний и контроля

В данной главе приведены различные автоматические системы измерений, испытаний и контроля, реализованные в машиностроении, нефтегазовой и химической промышленности, в энергетике, городском хозяйстве, для научно-исследовательских целей, учебного процесса, экологического мониторинга и аналитического контроля, а также для спутникового дистанционного зондирования Земли.

Автоматическая система усталостных и износоусталостных испытаний

Автоматическая система усталостных и износоусталостных испытаний состоит из универсальной машины и измерительно-управляющей системы.

Универсальная машина предназначена для проведения испытаний:

  • - на трение и изнашивание (при скольжении, качении и качении с проскальзыванием);
  • - на механическую усталость (при изгибе с вращением);
  • - а также для износоусталостных испытаний (на фрикционно-механическую, контактно-механическую усталость, фреттинг-усталость).

Универсальная машина имеет следующие технические характеристики.

Диаметры рабочей части образца, мм:

  • - при испытании на трение 10-60
  • - при испытании на усталость 10
  • - при износоусталостных испытаниях 10

Типы контробразцов: диск, ролик, цилиндр, колодка, втулка, пластина, мостик, палец.

Диапазон бесступенчатого регулирования

частоты вращения, мин'1:

  • - образца 300 - 5000
  • - контробразца 50 - 2000

Диапазон задаваемых значений

коэффициента проскальзывания

образца и контробразца, % 0-80

Погрешность коэффициента проскальзывания, % <2

Предел допускаемой основной

приведённой погрешности измерения

частоты вращения образца и контробразца, % 0,02

Диапазон изменения момента трения, Нм 0,5-20

Предел допускаемой погрешности измерения момента трения, % 2

Диапазон измерения линейного

износа образцов, мкм 1 - 1000

Приведённая погрешность измерения линейного износа образцов, % <2

Диапазоны бесступенчатого регулирования

нагрузок по задаваемым законам, Н:

  • - контактных 20 - 5000
  • -изгибных 50- 1500

Погрешность измерения нагрузки, % 2

Номинальная мощность электродвигателей, кВт:

  • - привода образца 7,4
  • - привода контробразца 2,2

Принципиальная схема испытательной машины приведена на рис. 6.1.1.

Машина работает следующим образом.

Электродвигатель 3 вращает испытываемый образец 1, изгибающие напряжения в котором создаются с помощью привода 6, а контактная нагрузка - приводом 7.

Электродвигатель 4 с помощью гибкого вала 5 вращает контробразец 2. При этом электродвигатель 4 может работать как в режиме двигателя, так и в режиме тормоза в зависимости от условий испытаний. Привод контробразца включает также механизмы поперечного 8 и продольного нагружения.

Оба электродвигателя 3 и 4 управляются тиристорными блоками, позволяющими изменять в широком диапазоне и поддерживать с высокой точностью заданную частоту вращения образца и контробразца.

Момент трения, возникающий в процессе испытания, измеряет бесконтактный индуктивные датчик 9. Частоты вращения образца 1 и контробразца 2 контролируют бесконтактные электронные тахометры 11. Контактную и изгибающую нагрузки измеряют тензодатчики 10. Бесконтактный датчик 12 является счётчиком числа оборотов. Температура в зоне контакта трущихся поверхностей измеряется с помощью термопары 13. Суммарный линейный износ пары трения в процессе испытаний контролируют индуктивным датчиком 14. Параметры вибрации и шума, используемые для диагностики предельного состояния испытываемых образцов, контролируют стандартными приборами.

6

Принципиальная схема машины

Рис. 6.1.1. Принципиальная схема машины:

1 - испытываемый образец; 2 - контробразец; 3 - электропривод образца; 4 - электропривод контробразца; 5 - гибкий вал; 6 - привод изгибающей нагрузки; 7 - привод нагружения контактной нагрузкой; 8 - привод поперечного нагружения контробразца; 9 - датчик момента трения; 10 - тензодатчики; 11 - тахометры; 12 - счётчик оборотов; 13 - термопара; 14 - датчик линейного износа

Проведение износоусталостных испытаний на машине возможно тремя способами.

  • 1. Если контактные нагрузки отсутствуют, то проводят обычные усталостные испытания образца при консольном изгибе с вращением, в том числе и по стандартным методикам (ГОСТ 25.502-79).
  • 2. Если отсутствует изгибающая нагрузка, то выполняют испытания на трение при скольжении (к образцу 1 при его вращении прижимают контробразец 2) или на трение при качении (к образцу 1 при его вращении прижимают ролик 2). Трение качения может быть свободным (чис-тым) или с проскальзыванием - это зависит от соот-ношения частот вращения образца и контробразца. Такие испытания также проводят по стандартным методикам (ГОСТ 25.502 -79).
  • 3. Комплексные износоусталостные испытания проводят при одновременном сочетании двух нагрузок -изгибной и контактной. Если в процессе таких испытаний реализуется трение скольжения (тело 2 прижимают к образцу 7), то это - испытания на фрикционно-механическую усталость. Если же в рабочей зоне устанавливают мостики фреттинга (от англ, fret - подтачивать), то это - испытания на фреттинг-усталость.

Для износоусталостных испытаний на машине была разработана измерительно-управляющая система (рис. 6.1.2), в основу работы которой положены следующие принципы:

  • - высокая надёжность работы, основанная на модульной структуре построения;
  • - максимальная степень автоматизации измерений и управления ходом испытаний;
  • - обеспечение достоверности измерения результатов параметров;
  • - гибкость управления и выработка оперативных реакций в реальном масштабе времени;
  • - простота и доступность диалогового программноматематического обеспечения, позволяющего квалифицированно обрабатывать сигналы и накопленные данные и представлять результаты испытаний в удобном для пользователя виде.

Система имеет следующие параметры:

Число каналов управления 16, в том числе:

  • - аналоговых
  • - дискретных (24 В)
  • - дискретных (220 В)

Частота опроса каналов программируемая

Число измерительных каналов 27, в том числе:

  • - аналоговых 12
  • - дискретных (токовая петля) 15

Линия связи двухпроводная (z = 75 Ом)

Скорость передачи информации 750 кбод

(Бод - единица скорости телеграфирования, определяемая как одна элементарная посылка в секунду. Она названа в честь французского изобретателя XIX века Ж. Бодо -Y. Baudot. Бод является «уходящей натурой». Если не используется сжатие информации, то 1 бод = 1 бит/с.

Для управления процессом сбора и обработки данных служит программное обеспечение, позволяющее:

  • 1. Перед началом испытаний гибко настраивать систему управления и измерения на различные виды испытаний, определять конфигурацию необходимых в данных конкретных условиях датчиков, задавать частоту опроса каждого информационного канала.
  • 2. Управлять двигателями вращения и нагружения путём задания константы (параметрической кривой) с помощью таблицы или математической функции во времени. В качестве переменных регулирования могут быть использованы текущие значения параметров измерительных каналов, предусмотрено также ручное управление исполнительными устройствами непосредственно с клавиатуры ЭВМ.

213

Структурная схема измерительно-управляющей системы

Рис. 6.1.2. Структурная схема измерительно-управляющей системы

  • 3. Регистрировать на жёстком диске информацию от датчиков со скоростью до 750 кбод.
  • 4. Оперативно отображать ход испытаний на мониторе, останавливать эксперимент при поломке образца, при достижении установленных критических значений величин (вибрация, деформация, износ и др.), по окончании времени испытаний, по желанию оператора.
  • 5. Сортировать данные по файлам данных после окончания испытаний по каждому измерительному каналу, проводить анализ накопленной в ходе эксперимента информации с применением аналитических зависимостей, строить кинетические графики и расчётные кривые (кривые усталости, предельного состояния и др.), рассчитывать критерии повреждений и т.д.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >