В помощь студентам БНТУ - курсовые, рефераты, лабораторные !


ИЗМЕРЕНИЕ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ БЕСКОНТАКТНЫМИ МЕТОДАМИ

ИЗМЕРЕНИЕ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ БЕСКОНТАКТНЫМИ МЕТОДАМИ

Цель работы: ознакомление с устройством и принципом действия тахометров, работающих бесконтактным методом.

Использование бесконтактных методов контроля угловых скоростей обусловлено теми случаями, когда мощность объекта контроля мала и подключение даже очень маломощного потребителя в виде тахометра, работающего контактным методом, может вызвать перегрузку и искажение контролируемой скорости. Из числа тахометров, работающих бесконтактным методом можно выделить электрические импульсные и стробоскопические тахометры.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЧЕТНО-ИМПУЛЬСНЫЕ ТАХОМЕТРЫ

Блок-схема счетно-импульсного тахометра приведена на рис.1.

 

Хронизатор представляет собой генератор импульсов стабилизированной частоты, выдающий импульсы с интервалами в 1 и 2 секунды, с большой точностью. Следует иметь в виду, что точность работы тахометра определяется точностью хронизатора, в связи с чем в нем применен эталонный генератор с кварцевым стабилизатором частоты. Высокая выходная частота генератора

Рис.1.

(10кГц и более) понижается частота до 1 или 0,5 Гц. Импульсы генератора подаются в управляющий блок. В этот же блок через усилитель поступают импульсы от датчика импульсов, в данном случае от фотоэлектрического модулятора. Управляющая схема пропускает в индикаторный блок импульсы от фотоэлектрического модулятора в течение интервала между двумя импульсами хронизатора (1 или 2 секунды). В индикаторном блоке производится счет и показывается число импульсов датчика. Максимальная допустимая частота импульсов датчика в одном из тахометров этого типа составляет 20000 в секунду, что ограничено быстродействием индикаторного блока. По истечении периода счета управляющая схема запирает индикаторный блок, и полученное показание тахометра сохраняется в течение установленного времени от 5 до 15с., после чего управляющая схема сбрасывает отсчет и приводит индикаторный блок в готовность к новому счету, который начинается после получения ближайшего импульса хронизатора. Точность счетно-импульсного тахометра высока; она соответствует точности счета импульсов ±1 импульс в секунду. С помощью тахометра можно измерять скорости до 40000об/мин, а с внешней декадной ступенью до 400000об/мин. Счетно-импульсный тахометр является стационарным прибором, предназначенным главным образом для целей исследования и испытания машин. Схема прибора довольно сложна и его стоимость высока.

В качестве датчиков импульсов могут служить фотоэлектрические, емкостные, радиоактивные и другие. Они могут быть выполнены различными способами. Например, при использовании индуктивного датчика на вращающийся объект устанавливают алюминиевый сектор, который проходит между двумя неподвижными катушками электронного генератора. В момент прохождения сектора между катушками в генераторе возникает резкое изменение выходного тока. Частота этих импульсов может измеряться каким-либо частотомером.

Схема радиоактивного датчика скорости представлена на рис.2.

Рис.2.

На торце вращающегося вала (1) помещены радиоактивные излучатели (2) (С060) с j-излучателем. Перед галогенным счетчиком (3) установлен коллиматор (4) (выполненный в виде свинцового клина), который пропускает j-лучи на счетчик в тот момент, когда излучатели находятся выше него. Импульсы снимаются со счетчика через конденсатор С и нагрузочное сопротивление R на счетное устройство. Верхний предел измерений до 6000об/мин и ограничивается необходимостью увеличения активности препарата.

СТРОБОСКОПИЧЕСКИЕ ТАХОМЕТРЫ

Работа стробоскопических тахометров основывается на эффекте кажущейся остановки вращения вала. Для получения ее периодически прерывают световой поток от  вращающегося вала или предмета к глазу оператора. Частота перерывов при этом задается такой, чтобы в каждом импульсе были видны одинаковые фазы вращения предмета, а длительность перерывов между смежными импульсами не превышала времени, в течение которого может полностью исчезнуть зрительное восприятие импульса. При повторении импульсов остатки зрительных восприятий одинаковых фаз вращения сливаются в картину кажущейся неподвижности предмета или вала.

Стробоскопический эффект неподвижности, возникающий при равенстве частоты следования импульсов имп/с скорости вращения вала n об/с, т.е. при , называется основсинхронизмом. При частоте , где, i - любое целое число, возникает кратный синхронизм, при котором каждая точка вала за время между импульсами успевает совершить i оборотов, занимая при каждом импульсе, строго одинаковые положения. При этом стробоскопическая картина имеет меньшую освещенность и является точной копией наблюдаемого предмета. При частоте возникает кратный синхронизм с неподвижной картиной множественного, двойного, тройного, ..., i-го изображения. Такое изображение получается потому, что при каждом обороте вала наблюдаемая точка фиксируется глазом в одних случаях дважды в двух противоположных положениях, создавая  впечатление неподвижности двух точек, в других – трижды и т.д., создавая тройные и т.д. множественные изображения трех и т.д. неподвижных точек искаженной стробоскопической картины. Множественные стробоскопические картины возникают также в случаях, когда отношение может быть представлено отношением целых чисел, не имеющих общего множителя, например 3/2(при 60имп/с и n = 40об/с). В этом случае стробоскопическая картина будет состоять из трех точек вместо одной в действительности.

Существование кратного синхронизма может привести к ошибочному заключению о величине скорости вращения вала. Чтобы этого не случилось, правильным-следует считать наибольшее значение скорости, при котором наблюдается основное неподвижное изображение точки или черты нанесенной на торце вала.

Эффективность применения стробоскопических тахометров зависит от четкости наблюдаемой фигуры, от соотношения между интенсивностью световых вспышек и постоянной освещенностью объекта. Это соотношение определяется контрольной чувствительностью глаза, которая, в частности, зависит от частоты повторения и интенсивности вспышек. Между длительностью вспышек или вращением открытия затвора и скоростью движения предмета, при котором возможно его четкое наблюдение, существует соотношение, определяющее время открытия затвора или длительность вспышки t:

                        ( 1 )

где, d - диаметр вала в м;

n - скорость вращения об/с;

Δ - приращение ширины наблюдаемой фигуры в м.

При изменении скорости вращения соотношение между длительностью вспышки и интервалом между вспышками должно быть

Точность стробоскопического метода зависит в основном от точности задания и поддержания частоты следования зрительных импульсов. Поэтому в целях получения повышенной точности стробоскопические тахометры снабжаются специальными устройствами стабилизации частоты. У механических строботахометров в качество стабилизаторов чаще всего применяют центробежные регуляторы скорости вращения диска с отверстиями, а у электронных – специальные схемы с кварцами или камертонами. Электронные схемы позволяют получать более высокую стабильность частоты следования импульсов и соответственно более высокую точность измерения скорости вращения, при которой погрешности не превышают 0,1%, в то время как основные погрешности механических строботахометров различных моделей лежит в пределах от ±1,5 до ±3%.

Большой точностью обладают электронные строботахометры с импульсными лампами, питаемыми от специальных, чаще всего релаксационных генераторов со ступенчатым и плавным изменением частоты. Например, стробоскопический тахометр СТ-5 предназначен для точных измерений скоростей вращения или колебаний движущихся деталей машин и аппаратов, а также для изучения особенностей их движения, и работы. Измерение скоростей вращения основано на стробоскопическом эффекте. Строботахометр СТ-5 имеет пределы измерений от 250 до 32000об/мин на семи диапазонах (250-500, 500-1000, 1000-2000, 2000-4000, 4000-8000, 8000 -16000, 16000-52000об/мин).

Основная погрешность строботахометра при питании прибора от сети напряжением 127 или 220В и при температуре окружающей среды +20°С не превышает ±0,5% отсчета.

Включение строботахометра производится выключением с надписью "сеть", при этом должны загореться лампочки подсветки шкалы. Включать импульсную лампу следует после 3-5 минут прогрева прибора поворотом  выключателя с надписью "лампа". Свет импульсной лампы направляется на изучаемый объект путем соответствующей установки осветителя и перемещения внутри него импульсной лампы. Для правильной установки лампы следует ослабить винты, расположенные на задней части осветителя, передвинуть с их помощью лампу и закрепить ее в положении, обеспечивающем наилучшую освещенность наблюдаемого объекта.

Пределы измерения частоты вспышек внутри каждого диапазона производится вращением верньера, одна из ручек которого позволяет быстро менять частоту, а вторая предназначена для точности настройки. Отсчет измеряемой величины производится с помощью скользящего по шкале указателя. Положение переключателя диапазонов показывает, по какой из шкал должен быть произведен отсчет и коэффициент, на который следует умножить результат отсчета. Например, переключатель диапазонов находится в положении, обозначенном красным кружочком с цифрой 2; значит, отсчет должен быть произведен по шкале с красной меткой и результат умножен на 2.

Главное достоинство строботахометра – возможность измерения скорости без контакта с объектом измерения, что, с одной стороны, позволяет измерять скорость видимых, но труднодоступных объектов, а с другой стороны, позволяет измерять скорость маломощных объектов без всякого силового воздействия на них со стороны прибора.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ(табл. 1)

Таблица 1

Напряжение, В

Показания тахометра, об/мин

Частота вращения ведомой шестерни, об/мин

Частота вращения ведущей шестерни, об/мин

9

10

11

12

13

14

15

20

30

800

870

900

950

980

1020

1050

1240

1650

810

870

890

945

970

1010

1030

1230

1650

1500

1555

1600

1700

1770

1830

1850

2230

2810

 

@reg

@support17

Сейчас 190 гостей онлайн

@(c)

Copyright © 2009-2011 Support17.com
Любое использование материалов, опубликованных на support17,
разрешается только в случае указания гиперссылки на Support17.com

@s

Родоначальницей всех приборостроительных специальностей явилась кафедра «Приборы точной механики», которая была открыта в 1961 г. на машиностроительном факультете.
В 1976 г. был организован оптико-механический факультет.