автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Планетарный преобразователь расхода для пневматических измерительных устройств

На правах рукописи

Сентяков Кирилл Борисович

РГБ ОД

2 2 ДЕК 2000

УДК 62.525

Планетарный преобразователь расхода для пневматических измерительных устройств

Специальность 05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ижевск-2000

Работа выполнена в Ижевском государственном техническом

университете

Научный руководитель -

Официальные оппоненты -

Ведущая организация -

кандидат технических наук, доцент А.Н.Шельпяков

доктор технических наук, профессор С.Г.Селетков кандидат технических наук, доцент Ю.Д.Власов

Институт проблем управления (г. Москва)

Защита состоится "15" декабря 2000 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 200.70.02 в Институте прикладной механики УрО РАН

Адрес института: 426001, г. Ижевск, ул.Горького, 222.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИПМ УрО РАН.

Автореферат разослан "3" ноября 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, старший научный сотрудник

1Ш.109.Л -оМ.И-ОА!. ¡.О

Общая характеристика работы

Объектом исследования является планетарный преобразователь расхода (ППР), используемый в качестве вторичного преобразователя пневматических устройств измерения линейных размеров.

Предметом исследования является математическая модель силового воздействия закрученного потока газа на свободный чувствительный элемент (ЧЭ) в вихревой камере (ВК) планетарного преобразователя расхода и математическая модель движения чувствительного элемента.

Актуальность. Задача автоматизации измерения линейных размеров является приоритетной в приборостроении и машиностроении, решение которой обеспечивает повышение качества изделий. Среди широкого разнообразия средств автоматического контроля наиболее перспективны выделяющиеся своей простотой, надежностью и высокой точностью пневматические приборы. Научные и инженерные работы в области пневматических устройств известны и позволили последним получить широкое распространение в приборостроении и машиностроении, как средств послеоперационного контроля или пороговых датчиков в релейных схемах технологического контроля.

Широкое внедрение пневматических устройств измерения линейных размеров в адаптивные системы автоматического управления технологическим процессом сдерживается отсутствием пригодных для этой цели вторичных преобразователей - конструктивно простых и имеющих высокую точность. Применяемые для этих целей манометры и ротаметры характеризуются относительно высокой погрешностью измерения и, кроме того, не могут быть использованы в современных цифровых системах управления без аналогово-цифровых преобразователей, а известные расходомерные устройства с частотным выходным сигналом (тахометрические расходомеры) относительно сложны конструктивно. И то и другое сводит на нет главное достоинство пневматических систем - простоту, надежность и высокую точность.

В связи с этим, создание простого и точного преобразователя расхода, применимого в качестве вторичного преобразователя пневматических устройств измерения линейных размеров, является перспективной и актуальной задачей.

Целью данной работы является повышение точности измерения линейных размеров пневматическими устройствами за счет создания нового, конструктивно простого и технологичного планетарного преобразователя расхода, работающего на эффекте взаимодействия потока с телом вращения в вихревой камере.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Анализ современных средств измерения линейных размеров, в частности пневматических устройств измерения, их измерительных схем и вторичных преобразователей.

2. Разработка новой принципиальной схемы планетарного преобразователя расхода, реализующего эффект взаимодействия потока с телом вращения в вихревой камере, систематизация геометрических параметров преобразователя, газодинамических параметров и выделение целевых функций преобразователя.

3. Теоретические и экспериментальные исследования физических принципов работы преобразователя на основе классических законов газовой механики, физики и создание его математической модели.

4. Создание методики оптимизационного расчета геометрических параметров планетарного преобразователя расхода для заданных условий его функционирования: диапазона расходов, допустимой потери давления, свойств рабочей среды.

5. Определение метрологических характеристик планетарного преобразователя расхода и характеристик пневматических измерительных устройств с таким преобразователем.

Методы исследований:

Теоретические исследования выполнены на основе классических законов гидрогазомеханики, теоретической механики, теории автоматического управления, теории оптимизации, аналитических методов и средств вычислительной техники, методов математического анализа, дифференциального и интегрального исчисления.

Экспериментальные исследования базируются на использовании современного оборудования и средств измерительной техники в лабораторных условиях на специально разработанных экспериментальных установках. Обработка полученных результатов проводилась с использованием методов математической статистики средствами вычислительной техники.

Научная новизна полученных результатов состоит в следующем:

1. Разработан новый планетарный преобразователь расхода, реализующий эффект взаимодействия закрученного потока газа с цилиндрическим объектом в вихревой камере, планетарные движения чувствительного элемента которого происходят без реактивных сил трения скольжения, что обеспечивает высокую точность измерения.

2. Создана математическая модель воздействия закрученного потока газа на чувствительный элемент планетарного преобразователя расхода в вихревой камере: законы распределения нормальных напряжений по поверхности чувствительного элемента, законы распределения скоростей потока в вихревой камере с чувствительным элементом.

3. Получены уравнения динамики и статики движения чувствительного элемента планетарного преобразователя расхода в вихревой камере, учитывающие геометрические параметры преобразователя и свойства рабочей среды.

4. Разработана методика оптимизационного расчета внутренних параметров планетарного преобразователя расхода для заданных условий его функционирования: диапазона расходов, допустимой потери давления, свойств рабочей среды.

Практическая ценность.

Применение разработанного планетарного преобразователя расхода в пневматических устройствах измерения линейных размеров позволяет повысить точность таких измерений и, кроме того, решает проблему подключения пневматических измерительных устройств к цифровым системам управления или регистрации без использования аналогово-цифрового преобразования.

Техническая новизна разработанного преобразователя подтверждается приоритетом на изобретение по заявке на авторское свидетельство.

Методика оптимизационного расчета планетарного преобразователя расхода принята к использованию на ГПО "Боткинский завод", а пневматическая система измерения толщины первичной базальтовой нити с вторичным планетарным преобразователем расхода внедряется в производство в ЗАО "Базальтовое волокно" (г. Воткинск) с ожидаемым годовым экономическим эффектом 27 тысяч рублей.

Основные результаты работы отражены в 8 научных публикациях: 3 статях, приоритете на изобретение, докладывались на следующих научно-технических конференциях:

XXXI научно-техническая конференция ИжГТУ, г. Ижевск, 15 апреля 1998.

"Пневмогидроавтоматика - 99" г. Москва, 24 ноября 1999 г.

"Современное газоиспользующее оборудование и технологии в решении энергосберегающих и экологических проблем" г.Ижевск, 17 декабря 1999 г.

"Молодые ученые - первые шаги третьего тысячелетия" г.Ижевск, февраль 2000 г.

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенные на 165 с. машинописного текста. В работу включены 60 рис., 12 табл., список литературы из 111 наименований и приложение (акты использования результатов работы).

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность исследований в направлении совершенствования вторичных преобразователей расхода пневматических систем измерения линейных размеров, определен объект и предмет исследований, изложена краткая характеристика и содержание работы, показана научная новизна и практическая ценность полученных результатов, приведены сведения о структуре диссертации, результатах ее апробации и внедрения.

В первой главе выполнен анализ современного уровня средств измерения и контроля линейных размеров, их измерительных схем и вторичных преобразователей, а также расходомерных устройств, как вторичных преобразователей для пневматических измерительных систем.

Аналитический обзор показал, что наиболее перспективными и имеющими широкие возможности средствами автоматического технологического и послеоперационного контроля и измерения, атак же средствами адаптации технологической оснастки являются пневматические измерительные преобразователи, отличающиеся высокой точностью, простотой конструкции и надежностью. Широкое внедрение в производство пневматических измерительных приборов не только в качестве пороговых сигнальных датчиков, но в качестве

именно измерительных приборов для систем автоматического контроля и управления технологическим процессом сдерживается отсутствием пригодного для этих целей точного надежного и простого вторичного преобразователя расхода, имеющего возможность применения в современных цифровых системах управления без аналогово-цифрового преобразования.

В качестве вторичных преобразователей для пневматических измерительных устройств сейчас в основном используют манометры и ротаметры, которые характеризуются относительно высокой погрешностью измерения (до 2,5%) и имеют аналоговый выходной сигнал. Более пригодными для использования в качестве вторичного преобразователя пневматических измерительных приборов систем автоматического контроля и управления технологическим процессом являются тахометрические преобразователи расхода, позволяющие легко получать на выходе цифровой частотный сигнал без аналогово-цифрового преобразования. Наиболее простыми конструктивно в этом классе преобразователей расхода являются шариковые преобразователи, имеющие, однако, относительно высокую погрешность измерения-до 2,5%. Турбинные преобразователи расхода имеют меньшую погрешность, но конструктивно более сложны и менее надежны при работе с газовой средой.

Обзор исследований в области вихревых технологий показал, что большой потенциал развития имеет схема измерения расхода основанная на эффекте воздействия закрученного потока воздуха на свободный чувствительный элемент в вихревой камере. При определенном конструктивном решении такая схема исключает реактивные силы трения скольжения (безопорная конструкция), что положительно отразится на точности и надежности устройства. Кроме того, планетарное движение чувствительного элемента в вихревой камере расширит возможности реализации преобразования скорости его движения.

Теоретической основой для создания методики расчета расходомера являются работы известных отечественных и зарубежных ученых, в которых рассматриваются вопросы взаимодействия потока с объектом в вихревой камере.

В результате критического анализа известных научных работ в области исследования потоков в вихревых камерах и создания систем измерения расхода и учета количества газа, сформулирована цель и поставлены задачи исследования. 7

Во второй главе представлены теоретические исследования планетарного преобразователя расхода.

Новая принципиальная схема преобразователя расхода (рис. 1.), обеспечивает планетарное движение чувствительного элемента (ЧЭ) со скоростью пропорциональной расходу измеряемой среды без реактивных сил трения скольжения за счет возникновения воздушной подушки между фланцем чувствительного элемента и срезом вихревой камеры (ВК). Определены геометрические параметры, целевые функции преобразователя (табл. 1.) и газодинамические параметры.

Представлены результаты теоретического исследования процесса воздействия закрученного потока газа на цилиндрический объект в вихревой камере планетарного расходомера. Рассмотрена физика процесса, проведено структурирование общей физической модели системы.

При моделировании воздействия закрученного потока на объект в вихревой камере получено дифференциальное уравнение (1) движения такого объекта:

I2'

(1)

г=_*

(2)

К™ •т-е-1-п '

{С-{Кр+8)-я-Крг-СТ-рУА

Ктк -т-е-(2-л)2

(3)

/

~ Кд' 5о

1

(4)

ч

2-Яр ' Кя = ,

(5)

(6)

Кг =

2-я-СТ - (Кк2 + Яр2)

(7)

Чувствительный элемент

Питающие тангенциальные каналы

Вихревая камера

Поток газа Обкат

чувствительного элемента вокруг оси вихревой камеры

Вращение чувствительного элемента вокруг своей оси

Рис.1. Планетарный преобразователь расхода

Таблица 1. Целевые функции ППР

№ Целевые функции Обозначения Единицы измерения Оптимальность

1 Наименьший расход (Згпп м3/с гпп

2 Наибольший расход Оггвх м3/с тах

3 Чувствительность К Гц м3/с тах

4 Время разгона & с ГТ1П

5 Случайная ошибка ес % т'п

6 Рассеяние Л % гпп

7 Потеря давления ДР Па ггт

где Т — постоянная времени, безразмерная величина; Г - частота обкатов объекта в камере, Гц; I — время, с; К — передаточный коэффициент (чувствительность), Гц с/м3; <3 - расход измеряемой среды, м3/с; 1р - статический момент инерции объекта относительно мгновенной оси качения, кг м2; ш - масса объекта, кг; Яр - радиус объекта, м; Ст - коэффициент гидравлического трения, безразмерная величина; р - плотность измеряемой среды, кг/м3; Ки - отношение скорости потока в вихревой камере к скорости потока в тангенциальных питающих каналах; Бо - площадь сечения питающих каналов, м2; Нр - высота объекта в камере, м; Як - радиус камеры, м.

Уравнение (1) выводится из условия баланса сил, действующих на объект в вихревой камере (рис. 2.). Здесь показаны Бпх и Рпу -проекции интегральной силы Ип воздействия потока, Н; Рс -центробежная сила инерции, Н; Ых и Ыу- проекции реакции опоры в зоне контакта объекта и вихревой камеры, Н; Мтв - момент сил вязкого трения, Н м; Ктк - коэффициент трения качения, м.

Рис. 2. Силы, действующие на объект в вихревой камере

Сила воздействия потока на объект в вихревой камере определяется (8) интегральной суммой нормальных давлений Рп от действия потока, распределенных по цилиндрической поверхности объекта (9):

10

Д.--С.

Кг

и<рзк-

1

Кг-Нр+ X

1](рек

(8)

р4р,Х) = рС+-е-р-Мг)

„ „ („ 1

2-ЯрЛ +-

^ и<рзк

где ифзк - тангенциальная составляющая скорости потока в нижней части вихревой камере в зоне действия питающих каналов, расположенных ниже движущегося объекта, м/с; Рс - статическое давление в вихревой камере, Па.

Эти нормальные давления, в свою очередь, являются суммой статической и динамической составляющих давления потока, действующих на элементарную площадку поверхности объекта. Динамическая составляющая давления потока является функцией тангенциальной составляющей иср скорости потока и угла а между касательными к поверхностям объекта и камеры на определенной угловой координате ср (рис. 3.).

Поток

И

Ик

-71

О

П <Р

Рис. 3. Развертка кольцевого канала, образованного цилиндрическими поверхностями вихревой камеры и объекта в ней

Радиальное распределение тангенциальной составляющей скорости потока в кольцевом канапе, образованном цилиндрическими поверхностями вихревой камеры и объекта в ней, принято равномерным, а ее осевое распределение выводится из закона сохранения момента импульса для элементарного кольца жидкости по формуле (10):

Моделирование процессов в воздушной подушке между фланцем чувствительного элемента и срезом вихревой камеры позволило определить радиальное распределение статического давления Рвп(г) в этой зоне, которое вместе со статическим давлением в вихревой камере и является, по сути, причиной возникновения воздушной подушки (рис.4.), и есть решение дифференциального уравнения (11) движения кольца несжимаемой жидкости в воздушной подушке. На рис. 4 показаны Ьвп - толщина воздушной подушки, м, переменная по радиусу при наличии отклонения поверхности фланца от плоскостности (у - конусность); Яф - радиус фланца, м; Рп - подъемная сила, Н, удерживающая чувствительный элемент в равновесии и определяемая интегральной суммой статического давления, распределенного по нижним плоскостям чувствительного элемента.

(Рвп(г)-<1Рвп(г))*(8(г)-^8(г))-Рвп(г),8(г)-Рт(г)+Рц(г) = 0 (11)

В уравнении (11)8- площадь проходного сечения в воздушной подушке, м2; Рт - силы вязкого трения, Н, действующие на элементарное кольцо жидкости; Бц- центробежная сила инерции, Н, действующая на вращающееся элементарное кольцо жидкости. Эти составляющие уравнения определяются геометрическими параметрами системы, свойствами рабочей среды и ее расходом.

Экспериментально доказано, однако, что модель воздушной подушки можно упростить приняв линейный закон радиального распределения статического давления в ней. Тогда статическое давление в вихревой камере определяется из условия баланса сил, действующих в осевом направлении таким образом:

иф)=-г

Кг-г + —

(10)

и<рзк

Рс =

(12)

к • Як2 +

г

Яфг-Як1 V

ч

а полная потеря давления на преобразователе:

д/>(2)=-

Р-01

■+Рс,

где ц0 - коэффициент расхода питающих каналов.

Ивп

Рис. 4. Схема сил, действующая на чувствительный элемент в осевом направлении

Толщина воздушной подушки, или высота подъема чувствительного элемента над вихревой камерой определяется следующим образом:

Я

Кя(0 = -

л

2 (Рс-Ро)

(14)

2-Мвп-я-Кк

где Ро — внешнее давление над вихревой камерой, Па; цвп -коэффициент расхода щелевого канала воздушной подушки.

Определены также условие непроскальзывания чувствительного элемента в зоне контакта его с цилиндрической поверхностью вихревой камеры (15) и наименьший расход, при котором возможно начало движения чувствительного элемента (16):

4-ш-е-л2-Ктс > К-А-С , (15)

|m^g•XЛ^KJV^(^tф-Як + e) ' С-Л-(Рф+Хп)-(Лк-е)

(16) 13

где Ктс - коэффициент трения скольжения; Хп - смещение точки приложения подъемной силы от центра симметрии чувствительного элемента, м, определяемое геометрией системы и расходом рабочей среды.

Представленные математические зависимости могут использоваться при оптимизационном проектировании параметров планетарного преобразователя расхода для требуемых технических условий и поставленных ограничениях.

В третьей главе приведены результаты экспериментального исследования планетарного преобразователя расхода, подтверждающие адекватность теоретических положений второй главы и дополняющие базовую математическую модель.

В результате измерений распределения статического давления в воздушной подушке скорректирован аналитически полученный закон радиального распределения этих давлений с учетом конусности фланца, подтверждена адекватность такой математической модели и возможность условного принятия линейного закона такого распределения (рис. 5.).

-Теория о Эксперимент----Линеиный закон

г-Як, мм

Рис. 5. Радиальное распределение статического давления в воздушной подушке с учетом конусности фланца

Экспериментальные измерения тангенциальных составляющих скорости потока в вихревой камере подтвердили возможность допущения того, что для определенного соотношения размеров ролика и вихревой камеры, тангенциальная составляющая скорости потока в вихревой камере с роликом равномерно распределена по радиальной координате, а так же возможность использования аналитически полученного закона осевого распределения тангенциальной составляющей скорости потока в вихревой камере с объектом для технических расчетов (рис. 6.).

Экспериментальные измерения углового распределения нормальных давлений по поверхности ролика в вихревой камере подтверждают корреляционную связь этой функции с функцией зависимости синуса угла между касательными к поверхностям ролика и камеры от угловой координаты и подтверждают адекватность аналитически определенной зависимости этого распределения от геометрических параметров системы, свойств рабочей среды и ее расхода (рис. 7.).

Для экспериментального определения статических, динамических и метрологических характеристик планетарного преобразователя расхода создан измерительный комплекс (рис. 8.) на базе персонального компьютера, позволяющий с высокой точностью измерять частоту обкатов чувствительного элемента, одновременно с их статистической обработкой, сохранением в текстовых файлах и возможностью дальнейшей обработки накопленных данных в пакете Microsoft Excel.

Экспериментально определен оптимальный диаметр фланца чувствительного элемента, равный двум диаметрам вихревой камеры, при котором передаточный коэффициент планетарного преобразователя расхода максимален, а падение давления на нем минимально.

Экспериментальные исследования влияния массы чувствительного элемента на критерии качества планетарного преобразователя расхода подтверждают адекватность общей математической модели и ее пригодность для оптимизационного проектирования преобразователя расхода пневматических устройств измерения линейных размеров в приборостроении и машиностроении.

• Эксперимент-Теория

14

12

10

о

8

э-э 6

4

2

0

—•-

10

15 z, мм

20

25

30

Рис. 6. Осевое распределение тангенциальной составляющей скорости потока в вихревой камере с объектом

-Теория о Эксперимент

а

С с

CL,

280

260

240

220

/С с ------- )00 > \о

/ООО СУ < >\ Ой о/] оо /

оос >оо ооs*

-180 -120 -60 0 60 120 180

Ф, градусы

Рис. 7. Угловое распределение нормальных давлений по поверхности объекта в вихревой камере

Отражающая Поглощающая Оптическая Формирователь

поверхность поверхность пара импульсов

Рис. 8. Измерительный комплекс

В четвертой главе описывается методика проектирования планетарного преобразователя расхода для пневматических пневматических устройств измерения линейныхразмеров. Представлены результаты исследования метрологических характеристик опытного образца нового преобразователя.

Результаты этих исследований показали, что новый преобразователь имеет относительно широкий диапазон измеряемых расходов: <3пнп/(2тах = 1/16 и высокую чувствительность (рис.9.)

Относительная случайная погрешность (недостоверность) измерения (по времени одного обката чувствительного элемента) определена экспериментально-статистическим методом и представлена на рис. 10 в зависимости от расхода измеряемой среды для вероятности 0,95.

Приводятся результаты исследований пневматических измерительных устройств с использованием планетарного преобразователя расхода. В частности характеристика устройства измерения положения объекта относительно оси измерительного сопла в системе сопло-сопло (контроль износа режущего инструмента) (рис. 11, 12.), устройства определения толщины первичной нити при производстве базальтового волокна (рис. 13, 14.) и в системе сопло-заслонка (определение линейных размеров детали) (рис. 15.).

Применение планетарного преобразователя расхода в пневматических устройствах измерения линейных размеров обеспечило снижение погрешности измерения в 2-5 раз.

• Эксперимент-Расчет

и

0 2 4 6 8

л/мин

Рис. 9. Статическая характеристика опытного образца планетарного преобразователя расхода

• Эксперимент — Аппроксимация у = [ 8496Х-0,3215

о4 л"

б о в Э

и

е-

о с

к «

О £

О

0 2 4 6

<3, л/мин

Рис. 10. Случайная погрешность измерения планетарного преобразователя расхода

о 1 аш о 1,5 аш л 2 аш

X, мм

Рис. 12. Зависимость частоты выходного сигнала от положения кромки инструмента при разных давлениях питания:

1атм, 1,5 атм и 2 атм

Рис. 13. Устройство измерения толщины нити

п 0,1атм о 0,3атм а 0,5атм о 0,7атм

с1, мм

Рис. 14. Зависимость частоты выходного сигнала от толщины нити при разных давлениях питания

о <1=0,6мм 1атм о с!=0,9мм 0,5а™ а (1=1,5мм 0,2атм

60

я и

30

0

0 0,05 0,1 0,15 0,2

х, мм

Рис. 15. Зависимость частоты выходного сигнала от измеряемого зазора для сопел с разными проходными диаметрами с! при разных

питающих давлениях

Заключение

В результате выполненного комплекса теоретических и экспериментальных исследований осуществлено решение актуальной, имеющей народно-хозяйственное значение научно-технической задачи повышения точности пневматических устройств измерения линейных размеров за счет создания нового, конструктивно простого и технологичного планетарного преобразователя расхода газа, работающего на эффекте взаимодействия потока с телом вращения в вихревой камере

Основные выводы и результаты работы: 1. Разработан новый планетарный преобразователь расхода, реализующий эффект взаимодействия закрученного потока газа с цилиндрическим объектом в вихревой камере, планетарные движения чувствительного элемента которого происходят без реактивных сил трения скольжения, что обеспечивает высокую точность измерения.

2. При анализе силового воздействия закрученного потока газа на эксцентрично расположенный в вихревой камере чувствительный элемент преобразователя установлено, что сила, приводящая чувствительный элемент к движению относительно мгновенной оси качения, есть интегральная сумма нормальных давлений от действия потока, неравномерно распределенных по цилиндрической поверхности чувствительного элемента.

3. Аналитически установлено и экспериментально подтверждено, что угловое распределение нормальных давлений по цилиндрической поверхности чувствительного элемента определяется суммой статического и динамического давления в вихревой камере, причем статическое давление принимается постоянным во всем объеме камеры, а динамическое есть функция от плотности газа, тангенциальной составляющей скорости его потока (принимается осесимметричной) и синуса угла между касательными к цилиндрическим поверхностям камеры и чувствительного элемента на соответствующей угловой координате.

4. Аналитически установлено и экспериментально подтверждено, что тангенциальная составляющая скорости потока в кольцевом зазоре между цилиндрическими поверхностями камеры и чувствительного элемента изменяется по высоте камеры обратно пропорционально осевой координате от входа в камеру до выхода из нее.

5. Аналитически установлено и экспериментально подтверждено, что вид кривой радиального распределения статического давления в воздушной подушке между срезом вихревой камеры и фланцем чувствительного элемента существенно зависит от конусности последнего (отклонения от плоскостности), а для практических расчетов допустимо принимать линейный закон падения статического давления от значения на входе в воздушную подушку до значения на выходе из нее.

6. Экспериментально определен оптимальный диаметр фланца чувствительного элемента, равный двум диаметрам вихревой камеры, при котором передаточный коэффициент планетарного преобразователя расхода максимален, а падение давления на нем минимально.

7. В результате теоретических и экспериментальных исследований планетарного преобразователя расхода получено дифференциальное уравнение динамики движения чувствительного элемента,решение которого определяет зависимость частоты обкатов чувствительного элемента от времени при известном законе изменения во времени расхода газа. Параметры этого уравнения - передаточный коэффициент (чувствительность) и постоянная времени - определяются геометрическими параметрами преобразователя (размеры вихревой камеры, чувствительного элемента и питающих тангенциальных каналов), инерционностью чувствительного элемента (масса, момент инерции) и свойствами рабочей среды (плотность, вязкость). Производным от уравнения динамики является уравнение статики преобразователя, определяющее зависимость частоты обкатов чувствительного элемента от расхода газа в установившемся режиме.

8. Разработана методика оптимизационного расчета внутренних параметров планетарного преобразователя расхода для заданных условий его функционирования: диапазона расходов, допустимой потери давления, свойств рабочей среды, при этом основной максимизируемой целевой функцией выбрана чувствительность преобразователя.

9. Экспериментально-статистическими методами установлено, что случайная ошибка измерения расхода новым преобразователем не превышает 1,2% вдиапазоне отО,15-(2тахдо Ртах.

10. Применение планетарного преобразователя расхода в пневматических устройствах измерения линейных размеров обеспечило снижение погрешности измерения в 2-5 раз.

11. Методика расчета и оптимизационного проектирования планетарного преобразователя расхода принята к использованию на ГПО "Боткинский завод", а пневматическая система измерения толщины первичной базальтовой нити с вторичным планетарным преобразователем расхода внедряется в производство в ЗАО "Базальтовое волокно" (г. Воткинск) с ожидаемым годовым экономическим эффектом 27 тысяч рублей.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Сентяков К.Б. Оценка стабильности вращения цилиндра в вихревой камере // Тр. эл. заочной конф. "Молодые ученые - первые шаги третьего тысячелетия" (2000; Ижевск). - Ижевск, 2000. - С. 78-81.

2. Сентяков К.Б., Шельпяков А.Н. Моделирование взаимодействия потока с объектом в вихревой камере // Тр. эл. заочной конф. "Молодые ученые - первые шаги третьего тысячелетия" (2000; Ижевск). -Ижевск, 2000.-С. 81-83.

3. Сентяков К.Б., Шельпяков А.Н. Особенности взаимодействия потока с объектом в вихревой камере планетарного преобразователя расхода // Тез. докл. международной конф. "Пневмогидроавтоматика-99" (1999; Москва). - М, 1999.

4. Сентяков К.Б., Шельпяков А.Н. Планетарный преобразователь расхода // Тез. докл. научно-техн. конф. ИжГТУ (1998; Ижевск). -Ижевск, 1998.

5. Сентяков К.Б., Шельпяков А.Н. Разработка и исследование счетчика-расходомера газа // Тез. докл. конф. "Современное газоиспользующее оборудование и технологии в решении энергосберегающих и экологических проблем" (1999; Ижевск). -Ижевск, 1999.

6. Сентяков К.Б., Шельпяков А.Н. Счетчик-расходомер с планетарным преобразователем расхода // Сборн. научн. тр. Боткинского филиала ИжГТУ. — Воткинск: ВТК, 1999. - С. 28-32.

7. Сентяков Б.А., Порошин A.B., Сентяков К.Б. Движение цилиндра в вихревой камере // Избранные ученые записки ИжГТУ. В 3-х томах.

- Том 3 Системное обеспечение качества машин. Моделирование физических процессов в технических системах. Экономика. Экология.

- Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 1998.- С.67-72.

8. Сентяков К.Б., Шельпяков А.Н. Применение планетарного преобразователя расхода в пневматических системах измерения // Сборн. научн. тр. Боткинского филиала ИжГТУ. - Воткинск: ВТК, 1999. -С. 6-11.

Подписано к печати 01.11.2000. Формат 60x84/16. Бумага писчая. Усл. печ. л. 1.0. Тираж 100 экз.

Отпечатано в Боткинском филиале ИжГТУ. 427430, г. Воткинск, ул. Мира 1а.

Введение.

Глава 1. Анализ средств и способов технологического контроля в машиностроении.

1.1. Анализ современных средств автоматического контроля в машиностроении.

1.2. Обзор известных способов и устройств адаптации технологической оснастки.

1.3. Анализ измерительных схем и вторичных преобразователей пневматических устройств автоматического контроля.

1.4. Анализ современных расходомерных устройств

1.5. Теоретические предпосылки создания нового преобразователя расхода для пневматических измерительных устройств.

Объектом исследования является планетарный преобразователь расхода (ППР), используемый в качестве вторичного преобразователя пневматических устройств измерения линейных размеров.

Предметом исследования является математическая модель силового воздействия закрученного потока газа на свободный чувствительный элемент (ЧЭ) в вихревой камере (ВК) планетарного преобразователя расхода и математическая модель движения чувствительного элемента.

Актуальность. Задача автоматизации измерения линейных параметров является приоритетной в приборостроении и машиностроении, решение которой обеспечивает повышение качества изделий. Среди широкого разнообразия средств автоматического контроля наиболее перспективны выделяющиеся своей простотой, надежностью и высокой точностью пневматические приборы. Научные и инженерные работы в области пневматических устройств известны и позволили последним получить широкое распространение в приборостроении и машиностроении, как средств послеоперационного контроля или пороговых датчиков в релейных схемах технологического контроля.

Широкое внедрение пневматических устройств измерения линейных размеров в адаптивные системы автоматического управления технологическим процессом сдерживается отсутствием пригодных для этой цели вторичных преобразователей - конструктивно простых и имеющих высокую точность. Применяемые для этих целей манометры и ротаметры характеризуются относительно высокой погрешностью измерения и, кроме того, не могут быть использованы в современных цифровых системах управления без аналогово-цифровых преобразователей, а известные расходомерные устройства с частотным выходным сигналом (тахометрические расходомеры) относительно сложны конструктивно. И то и другое сводит на нет главное достоинство пневматических систем - простоту, надежность и высокую точность.

В связи с этим, создание простого и точного преобразователя расхода, применимого в качестве вторичного преобразователя пневматических устройств измерения линейных размеров, является перспективной и актуальной задачей.

Целью данной работы является повышение точности измерения линейных размеров пневматическими устройствами за счет создания нового, конструктивно простого и технологичного планетарного преобразователя расхода, работающего на эффекте взаимодействия потока с телом вращения в вихревой камере.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Анализ современных средств измерения линейных размеров, в частности пневматических устройств измерения, их измерительных схем и вторичных преобразователей.

2. Разработка новой принципиальной схемы планетарного преобразователя расхода, реализующего эффект взаимодействия потока с телом вращения в вихревой камере, систематизация геометрических параметров преобразователя, газодинамических параметров и выделение целевых функций преобразователя.

3. Теоретические и экспериментальные исследования физических принципов работы устройства на основе классических законов газовой механики, физики и создание его математической модели.

4. Создание методики оптимизационного расчета геометрических параметров планетарного преобразователя расхода для заданных условий его функционирования: диапазона расходов, допустимой потери давления, свойств рабочей среды.

5. Определение метрологических характеристик планетарного преобразователя расхода и характеристик пневматических измерительных устройств с таким преобразователем.

Методы исследований:

Теоретические исследования выполнены на основе классических законов гидрогазомеханики, теоретической механики, теории автоматического управления, теории оптимизации, аналитических методов и средств вычислительной техники, методов математического анализа, дифференциального и интегрального исчисления.

Экспериментальные исследования базируются на использовании современного оборудования и средств измерительной техники в лабораторных условиях на специально разработанных экспериментальных установках. Обработка полученных результатов проводилась с использованием методов математической статистики средствами вычислительной техники.

Научная новизна полученных результатов состоит в следующем:

1. Разработан новый планетарный преобразователь расхода, реализующий эффект взаимодействия закрученного потока газа с цилиндрическим объектом в вихревой камере, планетарные движения чувствительного элемента которого происходят без реактивных сил трения скольжения, что обеспечивает высокую точность измерения.

2. Создана физико-математическая модель воздействия закрученного потока газа на чувствительный элемент планетарного преобразователя расхода в вихревой камере: законы распределения нормальных напряжений по поверхности чувствительного элемента, законы распределения скоростей потока в вихревой камере с чувствительным элементом.

3. Получены уравнения динамики и статики движения чувствительного элемента планетарного преобразователя расхода в вихревой камере, учитывающие внутренние параметры преобразователя и свойства рабочей среды.

4. Разработана методика оптимизационного расчета внутренних параметров планетарного преобразователя расхода для заданных условий его функционирования: диапазона расходов, допустимой потери давления, свойств рабочей среды.

Практическая ценность.

Применение разработанного планетарного преобразователя расхода в пневматических устройствах измерения линейных размеров позволяет повысить точность таких измерений и, кроме того, решает проблему подключения пневматических измерительных устройств к цифровым системам управления или регистрации без использования аналогово-цифрового преобразования.

Техническая новизна разработанного преобразователя подтверждается приоритетом на изобретение по заявке на авторское свидетельство.

Методика оптимизационного расчета планетарного преобразователя расхода принята к использованию на ГПО «Боткинский завод», а пневматическая система измерения толщины первичной базальтовой нити с вторичным планетарным преобразователем расхода внедряется в производство в ЗАО «Базальтовое волокно» (г. Воткинск) с ожидаемым годовым экономическим эффектом 27 тысяч рублей.

Основные результаты работы отражены в 8 научных публикациях: 3 статьях, приоритете на изобретение, докладывались на следующих научно-технических конференциях:

- XXXI научно-техническая конференция ИжГТУ, 15 апреля 1998.

- «Пневмогидроавтоматика - 99» в г. Москва, 24 ноября 1999 г.

- «Современное газоиспользующее оборудование и технологии в решении энергосберегающих и экологических проблем» в г.Ижевск, 17 декабря 1999 г.

- «Молодые ученые - первые шаги третьего тысячелетия» в г.Ижевск, февраль 2000 г.

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенные на 165 с. машинописного текста. В работу включены 60 рис., 12 табл., список литературы из 111 наименований и приложение (акты использования результатов работы).

Выводы

1. На основе математической модели планетарного преобразователя расхода создана методика оптимизационного проектирования его геометрических параметров при заданных технических требованиях и ограничениях.

2. Планетарный преобразователь расхода имеет случайную погрешность измерения 1,2% в диапазоне от 0,15-С>тах до Ртах, что почти в два раза меньше, чем у шариковых преобразователей, наиболее близких конструктивно.

3. Использование планетарного преобразователя расхода в пневматических бесконтактных измерительных системах типа сопло-сопло (например, измерение износа инструмента) позволяет определять положение объектов с погрешностью до 2,3% в диапазоне 0,5 мм.

4. Использование планетарного преобразователя расхода в пневматических бесконтактных измерительных системах типа сопло-заслонка позволяет определять положение объектов с погрешностью до 1,8% в диапазоне 0,1 мм.

5. Использование планетарного преобразователя расхода в системе измерения толщины первичной нити при производстве базальтового волокна позволяет контролировать данный параметр с погрешностью до 1,5% в диапазоне 0,4 мм.

Заключение

В результате выполненного комплекса теоретических и экспериментальных исследований осуществлено решение актуальной, имеющей народно-хозяйственное значение научно-технической задачи повышения точности пневматических устройств измерения линейных размеров за счет создания нового, конструктивно простого и технологичного планетарного преобразователя расхода газа, работающего на эффекте взаимодействия потока с телом вращения в вихревой камере Основные выводы и результаты работы:

1. Разработан новый планетарный преобразователь расхода, реализующий эффект взаимодействия закрученного потока газа с цилиндрическим объектом в вихревой камере, планетарные движения чувствительного элемента которого происходят без реактивных сил трения скольжения, что обеспечивает высокую точность измерения.

2. При анализе силового воздействия закрученного потока газа на эксцентрично расположенный в вихревой камере чувствительный элемент преобразователя установлено, что сила, приводящая чувствительный элемент к движению относительно мгновенной оси качения, есть интегральная сумма нормальных давлений от действия потока, неравномерно распределенных по цилиндрической поверхности чувствительного элемента.

3. Аналитически установлено и экспериментально подтверждено, что угловое распределение нормальных давлений по цилиндрической поверхности чувствительного элемента определяется суммой статического и динамического давления в вихревой камере, причем статическое давление принимается постоянным во всем объеме камеры, а динамическое есть функция от плотности газа, тангенциальной составляющей скорости его потока (принимается осесимметричной) и синуса угла между касательными к цилиндрическим поверхностям камеры и чувствительного элемента на соответствующей угловой координате.

4. Аналитически установлено и экспериментально подтверждено, что тангенциальная составляющая скорости потока в кольцевом зазоре между цилиндрическими поверхностями камеры и чувствительного элемента изменяется по высоте камеры обратно пропорционально осевой координате от входа в камеру до выхода из нее.

5. Аналитически установлено и экспериментально подтверждено, что вид кривой радиального распределения статического давления в воздушной подушке между срезом вихревой камеры и фланцем чувствительного элемента существенно зависит от конусности последнего (отклонения от плоскостности), а для практических расчетов допустимо принимать линейный закон падения статического давления от значения на входе в воздушную подушку до значения на выходе из нее.

6. Экспериментально определен оптимальный диаметр фланца чувствительного элемента, равный двум диаметрам вихревой камеры, при котором передаточный коэффициент планетарного преобразователя расхода максимален, а падение давления на нем минимально.

7. В результате теоретических и экспериментальных исследований планетарного преобразователя расхода получено дифференциальное уравнение динамики движения чувствительного элемента, решение которого определяет зависимость частоты обкатов чувствительного элемента от времени при известном законе изменения во времени расхода газа. Параметры этого уравнения - передаточный коэффициент (чувствительность) и постоянная времени - определяются геометрическими параметрами преобразователя (размеры вихревой камеры, чувствительного элемента и питающих тангенциальных каналов), инерционностью чувствительного элемента (масса, момент инерции) и свойствами рабочей среды (плотность, вязкость). Производным от

165 уравнения динамики является уравнение статики преобразователя, определяющее зависимость частоты обкатов чувствительного элемента от расхода газа в установившемся режиме.

8. Разработана методика оптимизационного расчета внутренних параметров планетарного преобразователя расхода для заданных условий его функционирования: диапазона расходов, допустимой потери давления, свойств рабочей среды, при этом основной максимизируемой целевой функцией выбрана чувствительность преобразователя.

9. Экспериментально-статистическими методами установлено, что случайная ошибка измерения расхода новым преобразователем не превышает 1,2% в диапазоне от 0,15-(2тах до С)тах.

10.Применение планетарного преобразователя расхода в пневматических устройствах измерения линейных параметров обеспечило снижение погрешности измерения в 2-5 раз.

11.Методика расчета и оптимизационного проектирования планетарного преобразователя расхода принята к использованию на ГПО «Боткинский завод», а пневматическая система измерения толщины первичной базальтовой нити с вторичным планетарным преобразователем расхода внедряется в производство в ЗАО «Базальтовое волокно» (г. Воткинск) с ожидаемым годовым экономическим эффектом 27 тысяч рублей.

1. A.c. 1052350 СССР, МКИ В 23 В 49/00. Пневматическое устройство для контроля целостности инструмента / В.И. Липовой, А.А.Мищенко, В.И.Певзнер (СССР). № 34616117/25-08; Заявлено 05.07.82; Опубл. 07.11.83, Бюл. №41-С. 37.

2. A.c. 1075751 СССР, G 01 F 1/36 Расходомер для газов и жидкостей / М.А.Беляев, А.М.Касимов, Л.Б.Гуткин, В.П.Шрепанов (СССР). № 3393161/18-10; Заявлено 11.02.82; Опубл. 29.02.84, Бюл. №8 - С. 131.

3. A.c. 1080017 СССР, G 01 F 1/36 Расходомер / А.А.Азимов (СССР). № 3229966/18-10; Заявлено 05.01.81; Опубл. 15.03.84, Бюл. № 10-С. 149.

4. A.c. 1111029 СССР, G 01 F 1/06 Шариковый расходомер / Г.А.Дулатин, В.А.Колчин, Г.А.Балакшиев, Н.Д.Пустовалов (СССР). № 3336263/18-10; Заявлено 10.09.81; Опубл. 30.08.84, Бюл. № 32 - С. 118.

5. A.c. 1118864 СССР, G 01 F 1/06 Счетчик количества жидкости или газа / А.М.Козак (СССР); Опубл. Бюлетень "Открытия изобретения" 42/84.

6. A.c. 1143978 СССР, G 01 F 1/06 Расходомер жидких и газообразных сред / Н.Д.Пустовалов (СССР). № 3614608/21-10; Заявлено 01.07.83; Опубл. 07.03.85, Бюл. №9-С. 143.

7. A.c. 1151823 СССР, G 01 F 1/06 Датчик расхода топлтва / Э.Э.Вальяотс (СССР); Опубл. Бюлетень "Открытия изобретения" 15/84.

8. A.c. 1189585 СССР, МКИ В 23 в 25/06. Устройство для контроля процесса резания / В.Я.Леменков (СССР). № 3562990/25-08; Заявлено 11.05.83; Опубл. 07.11.85, Бюл. № 41 - С. 48.

9. A.c. 1282980 СССР, МКИ В 23 В 49/00. Устройство для контроля целостности режущего инструмента / В.В.Седач, А.А.Мищенко, Г.А.Крутиков, В.И.Липовой и В.И.Певзнер (СССР). № 3935150/25-08; Заявлено 26.07.85; Опубл. 15.01.87, Бюл № 2 - С. 36.

10. A.c. 1315166 СССР, МКИ В 23 В 49/00. Пневматическое устройство для контроля целостности режущего инструмента / А.А.Дникало, В.М.Дячук,

11. В.И. Тетюк (СССР). № 4036871/25-08; Заявлено 18.03.86; Опубл. 07.06.87, Бюл. №21.

12. A.c. 1636687 СССР, 5 G 01 F 1/10 Расходомер / В.В.Москалев и др. (СССР); Опубл. Бюлетень "Открытия изобретения" 14/91.

13. A.c. 1642237 СССР, 5 G 01 F 1/10 Расходомер жидкости / Л.И.Гаврилов, Курмазенко, М.В.Литвинова, Д.А.Носов (СССР). № 4313563/10; Заявлено 06.07.87; Опубл. 15.04.91, Бюл. № 14 - С. 153.

14. A.c. 1663436 СССР, 5 G 01 F 1/10 Тангенциальный турбинный преобразователь расхода / Ю.А.Комаров, Н.П.Веялис, З.Г.Норинская (СССР). -№ 4484683/10; Заявлено 01.07.88; Опубл. 27.07.91, Бюл. № 26 -С. 163.

15. A.c. 1789299 СССР, МКИ В06В1/18. Пневматический вибровозбудитель / Б.А.Сентяков, Р.М.Бакиров, А.И.Шаранов, С.В.Климов (СССР). -№4939807/29; Заявлено 30.05.91., Опубл. 23.01.93., Бюл. №3.

16. A.c. 982852 СССР, МКИ В 23 В 49/00. Способ измерения износа режущих инструментов / А.Н. Рязанцев, М.Ф.Пашкевич (СССР). № 3297094/25-08; Заявлено 02.06.81; Опубл. 23.12.82, Бюл. № 47.

17. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. М.: Наука, 1976. - 888 с.

18. Автоматические приборы, регуляторы и вычислительные системы / Б.Д.Кошарский, Т.Х.Безновская, В.А.Бек и др.; Под ред. Б.Д.Кошарского. Л.: Машиностроение, 1976. - 488 с.

19. Айзенберг Т.Б. и др. Руководство к решению задач по теоретической механике / Т.Б.Айзенберг, И.М.Воронков, В.М.Осецкий; Под ред. И.М.Воронкова. 6-е изд. - М.: Высш. школа, 1968. - 417 с.

20. Активный контроль в машиностроении / Е.И.Педь, А.В.Высоцкий, В.М.Машинистов и др.; Под ред. Е.И.Педь. М.: Машиностроение, 1978. -352 с.

21. Банди Б. Методы оптимизации. Вводный курс: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1988.- 128 с.

22. Бейко И.В. и др. Методы и алгоритмы решения задач оптимизации / И.В.Бейко, И.В.Бублик, Б.Н.Зинько. К.: Вища школа, 1983. - 512 с.

23. Битюков В.К., Колодежнов В.Н. Особенности течения вязкой несжимаемой жидкости в каналах устройств пневмо- и гидроавтоматики при наличии свободной стенки // Сборник докл. X Международной конференции Яблонна-86. М., 1986. - С. 15-18.

24. Бобровников Г.Н. и др. Бесконтактные расходомеры / Г.Н.Бобровников, Б.М.Новожилов, В.Г.Сарафанов. -М.: Машиностроение, 1985. 128 с.

25. Брук И.В., Черпаков Б.И. Гибкие механообрабатываюгцие производственные системы. М.: Высшая школа, - 1987. - 103 с.

26. Бубнов В.А. Управление гидроприводом станка посредством вихревых элементов // Станки и инструменты. 1992. - № 4. - С. 16-18.

27. Будунов Н.Ф., Беляева Т.В. К расчету закрученных течений с возвратными токами // Математические модели течений жидкости. М.: Наука, 1978.-С. 40-50.

28. Васильев Ф.П. Методы решения экстремальных задач: Учеб. пособие. -М.: Наука, 1981.-400 с.

29. Власов Ю.Д. Опыт разработки и внедрения робототехнического комплекса накатки резьбы. // Сборник докл. X междунар. конф. «Яблонна». (1986; Москва). Москва, 1986. - С. 367-370.

30. Власов Ю.Д. Терморезисторный вихревой индикатор уровня жидкости. // Тез. докл. VI междунар. конф. «Яблонна». (1976; Москва). Москва, 1976.-С. 269-272.

31. Волосов С.С., Педь Е.И. Приборы для автоматического контроля в машиностроении: Учебн. пособие для вузов. -М.: Изд. стандартов, 1975. -336 с.

32. Воронцов JI.H., Корндорф С.Ф. Приборы автоматического контроля размеров в машиностроении: Учебн. пособие. М.: Машиностроение, 1988.-280 с.

33. Выгодский М.Я. Справочник по элементарной математике. 27-е изд., испр. - М.: Наука, 1986. - 320 с.

34. Высоцкий A.B. Рациональные условия и область применения пневматического способа измерения линейных размеров // Тр. НИИ метрологии вузов. М., 1976. - Вып. 8. - С. 3-9.

35. Высоцкий A.B., Курочкин А.П. Конструирование и наладка пневматических устройств для линейных измерений. М.: Машиностроение, 1972. - 153 с.

36. Габсов Р., Кириллова Ф.М. Методы оптимизации. Минск: Издательство БГУ им. В.И.Ленина, 1981. - 450 с.

37. Гилл Ф. и др. Практическая оптимизация / Ф.Гилл, У.Мюррей, М.Райт. -Пер. с англ. М.: Мир, 1985. - 509 с.

38. Голубцов В.М. К расчету вихревых газовых горелок с кольцевым устьем // Теплоэнергетика. 1979. - № 9. - С. 52-55.

39. Гольдштик М.А. Вихревые потоки. Новосибирск: Наука, 1981. - 366 с.

40. Дмитриев В.Н., Градецкий В.Г. Основы пневмоавтоматики. М.: Машиностроение, 1973. - 328 с.

41. Дорогцук B.C. и др. Оптико-электронное устройство для контроля отклонения положения поверхностей в корпусных деталях / В.С.Дорощук, В.Д.Мордарь, С.Г.Мостовой // Станки и инструменты. -1993.-№4.-С. 26-27.

42. Дудин-Барковский И.И. и др. Использование системы технического зрения при обработке твердосплавных пластин / И.И.Дудин-Барковский, В.А.Клевалин, Е.И.Боначев и др. // Станки и инструменты. 1994. - № 2. -С. 7-9.

43. Енохович A.C. Краткий справочник по физике. М.: Высш. школа, 1968. - 186 с.

44. Жиглявский A.A., Жилинскас А.Г. Методы поиска глобального экстремума. М.: Наука, 1991. - 248 с.

45. Залманзон JI.A. Аэрогидродинамические методы измерения входных параметров автоматических систем. М: Наука, 1973. - 464 с.

46. Залманзон JI.A. Теория элементов пневмоники. М.: Наука, 1969. - 508 с.

47. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / Под ред. М. О. Штейнберга. 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1992.-672 с.

48. Исупов Г.П. и др. Струйные датчики внешней и внутренней информации промышленных роботов / Г.П.Исупов, А.Н.Шельпяков, Б.А.Якимович, Е.С.Альперович // Струйная техника. Тез. докл. междунар. конф. «Яблонна». (1980; Бухарест). Бухарест, 1980. - С. 109-115.

49. Каминер A.A., Яхно О.М. Гидромеханика в инженерной практике. К.: Техника, 1987. - 175 с.

50. Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. М.: Наука, 1977. - 336 с.

51. Карякин В.Н., Кузнецов Ю.И. Технологическая оснастка для гибких производственных систем // Вестник машиностроения. 1985. - № 11.— С. 48-51.

52. Киясбейли А.Ш., Перелылтейн М.Е. Вихревые счетчики-расходомеры. -М.: Машиностроение, 1974. 160 с.

53. Ковшов А.Н. Технология машиностроения: Учебник. М.: Машиностроение, 1987. - 320 с.

54. Коробко A.B., Крончев Г.И. Контроль состояния инструмента на многоцелевых станках // Станки и инструменты. 1992. - № 2. - С. 2023.

55. Котельников Р.Б. Анализ результатов наблюдений. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 144 с.

56. Крагельский И.В. и др. Основы расчета на трение и износ / И.В.Крагельский, М.Н.Добычин, В.С.Комбалов. М.: Машиностроение, 1977.-526 с.

57. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества: Справочник. 4-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, 1989. - 701 с.

58. Кудряшов Ю.Ю. и др. Автоматический бесконтактный измеритель вибрации и линейных перемещений / Ю.Ю.Кудряшов, А.А.Львов, А.А.Моржаков // Вестник машиностроения. 1992. - № 4. - С. 25-27.

59. Кузнецов П.М., Егоров В.П. Измерительный преобразователь повышенной точности // Станки и инструменты. 1994. - № 2. - С. 1012.

60. Лебедев И.В. и др. Элементы струйной автоматики / И.В.Лебедев, С.Л.Трескунов, В.С.Яковенко. -М.: Машиностроение, 1973. 360 с.

61. Левин В.М. Расходомеры малых расходов для схем промышленной автоматики. М.: Энергия, 1972. - 70 с.

62. Либерман Я.Л. Системы вибродиагностики состояния режущего инструмента для токарных станков с ЧПУ // Вестник машиностроения. -1993,-№2.-С. 31-32.

63. Макаров И.М., Менский Б.М. Линейные автоматические системы. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1982. - 504 с.

64. Маленчева В.А. Применение пневматических датчиков в технологическом оборудовании // Тез. докл. XV Всесоюзного совещания по пневмоавтоматике (1985; Москва). -М, 1985. С. 41-42.

65. Медведев O.A. Приспособления для участка гибкой производственной системы механической обработки деталей сложной формы. Л.:ЛДНТП, 1985.-40 с.

66. Наталевич A.C. Воздушные микротурбины. М.: Машиностроение, 1979.- 192 с.

67. Негодин Д.А., Чирков A.B. Компьютер как измерительный прибор в опытах по механике // Тр. эл. заочной конф. «Молодые ученые первые шаги третьего тысячелетия» (2000; Ижевск). - Ижевск, 2000. - С. 63-65.

68. Николаенко Г.В., Дорощук B.C. Оптико-электронные системы автоматизированного контроля геометрических параметров деталей // Станки и инструменты. 1993. - № 1. - С. 35-36.

69. О структуре газодинамического участка сверхзвуковой закрученной струи / Ш.А.Ершин, У.К.Хапбасбаев, И.Д.Молюков, В.В.Пак // Прикладная и теоретическая физика. Труды Казахского ГУ. 1975. -Вып. 7.-С. 173-176.

70. Осипович Л.А. Датчики физических величин М.: Машиностроение, 1979.- 159 с.

71. Павличенко H.A. Пневмоструйный останов суппорта // Автоматизация привода, управления и контроля в машиностроении. М.: Наука, 1976. -С. 49-51.

72. Парой A.A. Устройство для измерения скорости поршня пневмопривода автоматического манипулятора // Вестник машиностроения. 1993. - № 4. - С. 19-21.

73. Пат. 217749 ГДР, МКИ В 23 0 11/04, В 23 0 47/24. Versahren und Vorrichtung zur Unterbrechung des Zerspanungsvorganges / Forschungszentrum der Werzengindustrie (DDR). № 2553643; Заявлено 03.10.83; Опубл. 25.01.85.

74. Пат. 4180356 США, МКИ В 23 В 39/04, В 23 В 39/00. Broken tool detector /HochNorman J. (USA). -№ 930699; Заявлено 03.08.78; Опубл. 25.12.79.

75. Поляк Б.Т. Введение в оптимизацию. М.: Наука, 1983. - 384 с.

76. Проектирование пневматических устройств для линейных измерений: Рук. Материалы. М.: НИИМаш, 1972. - 307 с.

77. Измерения в промышленности: Справочник / Под ред. П. Профоса. Пер с нем. - М.: Металлургия, 1980. - 648 с.

78. Повышение точности и производительности пневматического метода измерения размеров / Под ред. Ростовых А.Я. М: Издательство стандартов, 1975. - 120 с.

79. Загуменнов Ю.Г., Александров К.А. Пневматические методы измерения линейных перемещений и расстояний. М.: ЦНИИатоминформ, 1985. -70 с.

80. Рачков М.Ю., Градецкий В.Г. Пневмомеханические сенсорные устройства промышленных роботов. М., 1985. - 62 с. (ИПМ АН СССР; Препринт № 241).

81. Разработка и исследование адаптивных приспособлений с пневмогидроприводом для станков типа обрабатывающий центр: Отчет о НИР (Заключ.) / Ижевский механический институт; Руководитель темы Б.А.Сентяков. ВФ-3-85; № ГР 01850018245. - Ижевск, 1986. - 59 с.

82. Рейнольде А.Дж. Турбулентные течения в инженерных приложениях: Пер. с англ. М.: Энергия, 1979. - 408 с.

83. Робототехнические системы в сборочном производстве / Под ред. Е.В.Пашкова. К.: Вища школа, 1987. - 272 с.

84. Рыбакевич Э.И., Соловьев Ю.В. К оценке схем измерения, используемых в устройствах для контроля диаметров валов и отверстий // Вестник машиностроения. 1994. -№ 5. - С. 12-16.

85. Салов И.Д. Контроль выходных параметров точности прецезионных металлорежущих станков // Станки и инструменты. 1994. - № 1. - С. 812.

86. Сборник задач по теории автоматического регулирования / В.А.Бесекерский, И.П.Пальтов, Е.А.Фабрикант и др.; Под ред. В.А.Бесекерского. М.: Физматгиз, 1963. - 408 с.

87. Селетков С.Г., Севастьянов Б.В. Использование вихревого течения газов для утилизации трасера снаряда // Сб. научных, тр. ИжГТУ «Моделирование технических систем». Ижевск, 1996. - С. 50-55.

88. Сентяков Б.А., Галиев И.Ю. Струйное устройство для измерения крутящего момента // Станки и инструменты. 1976. - № 4. - С. 30-31.

89. Сентяков Б.А., Исупов Г.П. Классификация бесконтактных пневматических датчиков положения // Станки и инструменты. 1977. -№ 1. - С. 27-28.

90. Сентяков Б.А., Исупов Г.П. Струйный вихревой датчик и его применение в системе управления приводом // Механизация и автоматизация производства. 1978. - № 6. - С. 18-23.

91. Сентяков Б.А., Кулаков В.Е. Пневматический датчик контроля состояния режущего инструмента / Станки и инструменты. 1987. - № 12. - С. 26.

92. Сентяков Б.А., Чузов А.Р. Широкодиапазонные пневмоэлектро-контактные измерительные устройства // Станки и инструменты. 1981. - № 7.-С. 21-23.

93. Сентяков К.Б. Оценка стабильности вращения цилиндра в вихревой камере // Тр. эл. заочной конф. «Молодые ученые первые шаги третьего тысячелетия» (2000; Ижевск). - Ижевск, 2000. - С. 78-81.

94. Сентяков К.Б., Шельпяков А.Н. Моделирование взаимодействия потока с объектом в вихревой камере // Тр. эл. заочной конф. «Молодые ученые -первые шаги третьего тысячелетия» (2000; Ижевск). Ижевск, 2000. - С. 81-83.

95. Сентяков К.Б., Шельпяков А.Н. Особенности взаимодействия потока с объектом в вихревой камере планетарного преобразователя расхода // Тез. докл. международной конф. «Пневмогидроавтоматика-99» (1999; Москва).-М, 1999.

96. Сентяков К.Б., Шельпяков А.Н. Планетарный преобразователь расхода // Тез. докл. научно-техн. конф. ИжГТУ (1998; Ижевск). Ижевск, 1998.

97. Сентяков К.Б., Шельпяков А.Н. Разработка и исследование счетчика-расходомера газа // Тез. докл. конф. «Современное газоиспользующее оборудование и технологии в решении энергосберегающих и экологических проблем» (1999; Ижевск). Ижевск, 1999.

98. Сентяков К.Б., Шельпяков А.Н. Счетчик-расходомер с планетарным преобразователем расхода // Сборн. научн. тр. Боткинского филиала ИжГТУ. Воткинск: ВТК, 1999. - С. 28-32.

99. Сентяков К.Б., Шельпяков А.Н. Применение планетарного преобразователя расхода в пневматических системах измерения // Сборн. научн. тр. Боткинского филиала ИжГТУ. Воткинск: ВТК, 1999. - С. 611.

100. Соломенцев Ю.М., Кутин A.A. Оценка гибкости автоматизированной станочной системы // Вестник машиностроения. 1984. - № 1. - С. 3840.

101. Сухарев А.Г. и др. Курс методов оптимизации / А.Г.Сухарев, А.В.Тимохов, В.В.Федоров. М.: Наука, 1986. - 328 с.

102. Сухович Е.П. Аэродинамика вихревой камеры // Известия академии наук Латвийской ССР. 1969. - № 4. - С. 78-88.

103. Таратута Р.Н. и др. Лопастные счетчики / Р.Н.Таратута, Л.А.Арутюнов, Э.Р.Цабкевич. -М.: Машиностроение, 1968. 144 с.

104. Теория автоматического управления: Учебн. для вузов: В 2-х ч. / Н.А.Бабаков, А.А.Воронов, А.А.Воронова и др.; Под ред. А.А.Воронова. 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1986. - Ч. 1: Теория линейных систем автоматического управления. - 367 с.

105. Точность и производственный контроль в машиностроении: Справочник / И.И.Болонкина, А.К.Кутай, Б.М.Сорочкин, Б.А.Тайц; Под общ. ред. А.К.Кутая, Б.М.Сорочкина. Л.: Машиностроение, 1983. - 368 с.

106. Фаронов В.В. Турбо Паскаль: В 3-х книгах, М.: МВТУ-ФЕСТО ДИДАКТИК, 1992. Книга 1: Основы Турбо Паскаля. - 304 с.

107. Фролов C.B., Шостак Р.Я. Курс высшей математики: Учеб. Пособие для втузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. Школа, 1973. - Т. 1-2.

108. Ханжонков В.И. Аэродинамика аппаратов на воздушной подушке. М.: Машиностроение, 1972. - 328 с.

109. Шпер В.Л. Семь простых методов контроля качества // Вестник машиностроения. 1994. -№ 6. - С. 42-47.177

110. Яблонский A.A., Никифорова В.М. Курс теоретической механики. М.: Высш. школа, 1966. -Ч. 1-2.

111. Яшугин. Е.А. Теория линейных непрерывных систем автоматического управления в вопросах и ответах: Справ, пособие. — Мн.: Высш. шк., 1986.-224 с.

112. Albring W. Uber zeitbestandige, vom Hauptstrom geschlepte wirbelsysteme // Maschinenbautechnik. 1989. - № 5.

113. Baldoni J.G., Buljan S.T. Kontinuons tool wear monitoring in turning // Sei/ Hard Mater. Proc. Int. Conf. "Jachson", WJO, 23-28 Aug., 1981, New York, Endon, 1983. - C. 991-1002.

114. Knudsen I.S., Katz D.L. Fluid dynamics and heat transfer. New York: McGraw-Hill, 1958.

115. Morkovin M.V. Flow around a circular cylinder-kaleidoscope of challenging fluid phenomena // Symposium on fully separated flow. Amer. Soc. Mech. Eng., 1964.

116. Nestler W. Aktuelle Forschungsaufgaben am Nidergergeschwindigkeitskanal der TU Dresden // Maschinenbautechnik. 1990. - № 12.

117. Wiele N.K., Thiebe K.N. Werkzeugubezwachung pneumatische sensorung // Fentigungstechnick und Betz. 1985. - № 35. - C. 349-352.

118. АКТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ результатов кандидатской диссертации СЕНТЯКОВА Кирилла Борисовича

119. Методика расчета параметров нового преобразователя расхода основана на результатах теоретических исследований и проверена экспериментально.

120. Практическую ценность представляет разработанное на основе нового преобразователя устройство для бесконтактного контроля состояния резцов на токарных станках с ПУ и устройство для измерения наружного диаметра мелкоразмерных деталей.

121. Результаты диссертационной работы СЕНТЯКОВА К.Б., изложенные в представленном комплекте НТД, приняты к практическому использованию в отделе главного технолога ГПО «Воткинский завод».

122. Главный технолог ГПО «Воткинский завод» Ю.И.ШАРНИН

123. Заместитель директора по НР, кандидат технических наук, член-корр. Академии Проблем Качества

124. Главный бухгалтер начальник ПЭО, кандидат технических наук1. РФ 'У///с ТИМОФЕЕВ Л .В.••" /" .•./ ТАРАСОВ В.Г.-/"-'• с" с Г