автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Разработка датчика скорости в приборах контроля параметров удара машин и механизмов ударного действия

од

: ' О

На правах рукописи

Захарова Наталья Васильевна

РАЗРАБОТКА ДАТЧИКА СКОРОСТИ В ПРИБОРАХ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ УДАРА МАШИН И МЕХАНИЗМОВ УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ

Специальность 05.11.13 Приборы и метода контроля, природной среда, веществ, материалов и издолкй

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Омск - 1996

Работа выполнена в Омском техническом университете

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор СТИХАНОВСКШ Б.Н.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор ПОПОВ А.П. кандидат технических наук ' НЕЙМАН B.D.

Ведущая организация - АКО "ПОЛЕТ"

Защита состоится " 27 " итя 1996 г. в 15 час. на заседаний специализированного Совета К 063.23.02 в Омском государственном техническом университете по адресу: 644050, Омск, проспект Мира, II.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Омского государственного технического университета. •

Автореферат разослан "$â " -1ÇCO 199g г.

■ Отзыв на автореферат, загеренный печатью, просим направить по адресу специализированного Совета.

Ученый секретарь специализированного Совета кандидат технических наук, доцеат fhМ.Ю.Пляскин

ОБЩАЯ ЯЮШТВРШГИКЛ ВВОЫ

Лкт2альпсс2ь_работул Машины и механизмы ударного действия (механические, электршескиэ, пневматические, электроглдравлические, электромеханические. электромагнитные) широко представлены в современных производственных процессах - ковке, штамповке, расчистке: горных город и строительных негабаритов, забивке в грунт свай, пго'лз7 водстве даропробившх и других, работ. Постоянно возрастающая потребность в таких мввтнэх и техаяиэмах требует значительного роста объема их производства, разработки новых и совершенствования существующих конструкций» методов их расчета й технологии изготовления.

Решете этих задач связано с необходимостью контроля эксплуатационных'характеристик (в первую очередь энергии удара и КПД передачи . энергии удара) машин и механизмов ударного действия в условиях ново-да при джеиосдаточгцп: испытаниях в непосредственно на рабочих местах, а такта контроля характеристик (ко&'Иящиентов отскока и восстановления скорости прп удэре), применяемых в эксперяментально-анчли-тических методикйх расчета процессов энергопрзобразования при проектировании машин и механизмов ударного действия.

К средствам контроля предъявляются высокие требования по производительности я достоверности, надежности, простоте изготовления и . эксплуатации, а также з условиях массового производства контролируемых изделий со стоимости. Имеющиеся в настоящее время в распоряжении разработчиков, изготовителей и эксплуатационников средства контроля не соответствуют этим требованиям в полной мере.

Широко распространен . и рекомендуем к прженоняю способ кон£-' роля основанный- на измерений скорости бойка-ударника машин и механизмов ударного действия и последующем расчете параметров удара, причем в качестве ерэдетв сбора первичной информации используются тензодатчикя, фотодатчики, пьезодатчики, магштоупругиэ датчики, индукционные датчики, контактные датчики специальных конструкций. При выборе методики проведения измерений следует учитывать» что метод дифференцирования кривой перемещения и метод индикаторной диаграммы требуют значительных графических построений й продолжительного времени обработки, метод пластической деформации требует большого количества измерений диаметров отпечатков и не обеспечивает требуемую точность, точность измерений методом врег.Ушролетдого датчика и' дифференциального анализатора определяется минимально возможным базовым расстоянием и близостью его к точке соударения бойка с инст-

■ -I- •

рументом, метод индикации мерного участка пути для своей реализации требует многоэлеыентной база. Использование тензорезисторов предполагает длительный технологический процесс подготовки к проведению намерений, применение маиштоупругих датчиков требует сложной 'схемы измерений, наличие вибрации и запыленности окружавдей, среда'затрудняет использование фэтодатчиков, выходной сигнал от пьезоэлектрических преобразователей имеет малую амплитуду и высокий импеданс, что требует согласования по уровню и форма, превдэ чем он может бить использован.

Недостатки указанных методов и средств контроля параметров удара сникают эффективность их применения и достоверность получаемых по нш результатов испытаний машин и механизмов ударного действия, а Бысокая стоимость проводимых измерений значительно усложняет их использование в условиях массового производства изделий. В связи с этим разработка новых методов и средств контроля параметров удара, сочетающих их низкую стоимость с достаточными при работе с машинами и механизмами ударного действия точностью измерений, высокой чувствительностью датчиков, простотой конструкции и технологии их изготовления, является задачей актуальной.

Работа выполнялась в соответствии с межвузовской целевой комплексной программой "Разработка и применение методов и средств нераз-рушащего контроля' промышленных изделий" и программой ГКНТ РФ "Создание и освоение в производстве машин и механизмов различного технологического назначения", обеспечиваищш.щ значительное повышение производительности труда, эконошш материальных, энергетических и трудовых ресурсов и улучшение условий труда".

Цель, работы. Цель работы заключается в совершенствовании диагностики машин и механизмов ударного действия путем выбора, расчета и оптимизации индукционного датчика скорости и его модификаций в приборах контроля параметров удара, а также проведении теоретических и ,экспериментальных исследований параметров удара в зависимости от условий соударения тел и их геометрии.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить задачи.

1. На основе известной методики расчета передачи энергии ударом для стержневых, тел произвести расчет парада-»я энергии ударом для тел сложной геометрии (бойка ударного узла и инструмента) путем введения в нее данных, полученных с помощью датчика скорости.

2. Установить взаимосвязь конструктивных' параметров датчика скорости с его выхэдаымк параметрами, исходя из решения задачи опти-

-Z-

мизация его магнитной системы и произвести оценку эдектшнсота.

3. Изготовить, опробовать и исследовать индукционный датчик скорости в приборах контроля параметров удара ?лапшн и мехашгамаз ударного действия.

4. Выполнить метрологические исследования.

Такле потребовалось дать рекомендации по использованию результатов работы в народном хозяйстве.

^ето2жа_внполхощя_работад_При выполнении работы использовались как теоретические, так и экспериментальные методы исследования. Теоретические исследования проводилась с помощью интегрального, диЗдеренцч-ального методов исчисления, а также теории вероятности и математической статистики. Экспериментальные исследования проводились на епеци-■ альных лабораторных стендах и в производственных условиях.

На^чная_ндвизна заключается в следующем:

- применительно к контролю маиия и механизмов ударного действия исследован датчик скорости, принцип действия которого основан на совмещении моментов времени-размыкания магнитной цепи датчика и соударения бойка с-инструментом;

- установлена взаимосвязь конструктивных и выходных параметров датчика скорости и предложен алгоритм расчета параметров датчика скорости, удовлетворяющий критерию минимума массы используемых активных материалов.датчика;

- произведена оценка эффективности датчиков скорости при раз-различных значениях рабочего зазора и погрешности измерения скорости соударения бойка с инструментом;'

- на основе современной теории упругоштстпчоского удара с учетом волновых процессов . установлены оптимальные условия передачи-энергии ударом применительно к контролируемым параметрам машин и механизмов ударного действия.

Практическая ценность состоит в следующем:

- изготовлен и исследован датчик скорости • в приборах контроля параметров удара в машинах и механизмах ударного действия и его модификации применительно к различным условиям эксплуатации;

- создана инженерная методика расчета датчика скорости на основе решения задачи оптимизации его магнитной системы;

- изготовлены и внедрены приборы контроля параметров удара в машинах и механизмах ударного действия на основе выбранного датчика скорости;

- произведен расчет КПД передачи энергии ударом для тел сложной

-3-

геометрии, что позволяет дать рекомендации по проектированию ударных узлов машин и механизмов ударного действии.

Результаты работ использованы в НПО "С'ГРОЯМАШ" (республика Беларусь, г.Минск) и на Томском электромеханическом заводе им.В.В.Вахрушева, вошли в каталог межотраслевой выставки "Испытания - 91" (Ассоциация по проведений работ в области стандартизации, унификации,'метрологии и испытания продукции).

Прибор контроля параметров удара отмечен дипломом 2 степени и серебряной мадальв ВДНХ. ' .

Прибор контроля параметров удара экспонировался в 1991-1994 г; на выставках в гг. Москве, Санкт-Петербурге, Берлине.

Па1:пс.'Ря>-|глп:рол:лго па оаппту

1. Аналитические выражения, устанавливающие взаимосвязь конструктивных и выгодных параметров датчика скорости, принцип действия которого основан на совмещении моментов времени размыкания магнитной цепи датчика и соударения бойка ударного узла с инструментом, при условии минимума массы активных материалов датчика для заданной чувствительности.

2. Оценка эффективности датчика скорости в зависимости от устанавливаемого рабочего зазора.

3. Расчет анергии удара для тел сложной геометрии с применением экспериментального определения коэффициентов восстановления скорости при ударе и отскока.

/лробацияработа: Основные положения диссертационной работы докладывались и обсувдались па

йеесоюзном научно-техническом семинаре "Повышение эффективности испытаний приборных устройств", г.Суздаль, 1989г.;

- городской конференции аспирантов , г.Омск, 1990г.;

Всесоюзном научно-техническом семинаре механических испытаний, г.Комсомольск-иа-Амуро, 1990г.;

- XXVI, ХХ№. научны^ конференциях Омского политехнического института, г.Омск, 1989, 1991г г.;

Всесоюзном научно-техническом семинаре "Повышение эффективности испытаний", г.Владимир, 1991г.;

Всесоюзном научно-техническом сеиыаре "Автоматизация испытаний", г.Санкт-ПетерОург, 1991г.;

Всесоюзном научно-техническом семинаре "Динамические испытания", г.Москва, 19Э1г.;

Междунаро,лай научно-технической конференции "Проблемы

-4-

концдрмт, разработка и испытания прибора;;; ¿пройога", г.Владимир, 1993г.;

XXX научной конференции Омского государственного • технического ушпорсдтета, г.Омск, 19С'' г.;

республиканской конференции "Приборы и приборные системы", г.Тула, 1994г.;

Международной конференции "Динамика систем, механизмов и машин", г.Омск, 1335г.

Шоткэции. Ио результатам выполненных исследований опублттковзло 17 печатных работ, из них 3 авторских свидетельства на изобретения.

Стр^тура_и_обтал_работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав и заключения, содержит 99 страниц текста, 10 таблиц, 51 рисунок, II страниц приложения, список литературы, вклшащгсй 140 наименований на 15 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

.Во введении- показана актуальность решаемой в диссертации задачи, сформулированы цель работы, постановка задачи и основные научные положения, шноскмнв на защиту.

В первой главе выполнен анализ наиболее часто применяющихся методов и средств контроля параметров удара машин и механизмов ударного действия, показаны юс недостатки, обоснована необходимость разработки средств контроля, сочетающих точность, надежность, достоверность с необходимыми в условиях массового производства и контроля изделий низкой стоимостью, простотой изготовления и эксплуатация, определена- цель й сформулированы задачи научных исследован»®.

Во_второй_главв проЕэден выбор индукционного датчика скорости для использования в приборах контроля параметров удара в машинах . и механизмах ударного действия и дано'обоснование базовой конструктивной схемы, ' получено решение задачи оптимизации магнитной системы датчика скорости по критерию минимума массы активных материалов, используемых для его изготовления, дана оценка эффективности работы и исследовано влияние конструктивных параметров датчика на его выходные данные.

Использование йндукционшх датчиков определяет следующее: I) высокая чувствительность, 2) отсутствие затрат на энергопотребление (но требуется источника питания, 3) простота технологии изготовления.

Отличительной чертой рассматриваемого датчика является совмещение по времени момента размыкания его магнитной цепи и соударения бойка с

-5-

листрумэнтом. В момент удара ударная сила на несколько порядков больше других сил - трекия, сопротивления, тяиасти, что б момент разрыва магнитной цепи исклачаот. влияние неударных сил.

Датчик тлеет линейную гравировочную характеристику с большим уг°-лом наклона и обзспечиЕазт измерение в момент соударения бойка с рабо-чш инструментом, когда при разрыве магнитной цепи наведенная в измерительной обмотке ЭДС достигает максимального значения.

Данный датчик характеризуют:

I) достоверрость проводимых измер&ний (за счет проведения измерений непосредственна в момент удара),

2/ высокий выходной сигнал без применения усилительной аппаратуры (за счет того, что ои пропорционален скорости изменения магнитного потока, которая в момент разрыва магнитной цепи датчика принимает максимальное значение),

3) надежность за счет малого числа составляющих датчик элементов',

4) помехозащищенность от воздействия на датчик внешних переменных полой (за счет естественного экранирования благодаря наличию цилиндрического магнитопровода), " ,

5) отсутствие ударной нагрузки на постоянный магнит.

Базовая конструктивная схема датчика включает в себя цилиндри-. .чесюШ магштопровод, служащий внешней магнитной цепью, измерительную обмотку, постоянный магнит, нецапштпне упругие элементы для обеспечения возвращения в исходное состояние и установки рабочего зазора, ферромагнитную шайбу для замыкания магнитной цепи. Схема для расчета конструктивных параметров магнитной системы датчика скорости представлена на рис.1.

ЭДС в измерительной обмотке при размыкании магнитной цепи

е = В^ща/^у/^нв/^)* V (I)

где 6 = Вг (1-а)/(1оНс , у = аЗ/сКг -сксрость движения бойка, а -рабочий зазор, а = (2У7-1 )/7, 7 - коэффициент формы кривой размагничивания.

Величина, служащая коэффициентом пропорциональности мезду индуктируемой в измерительной обмотке ЭДС и скоростью бойка в(1), численно равна чувствительности индукционного датчика - .

. к = Ва8кЩ(1/<и)'ННв/1я)г , - М

Соотношение (2) показывает, что чувствительность датчика зависит от рабочего зазора. Увеличение зазора -в конструкции датчика -ведет к снижению его чувствительности. Однако, если в процессе работы датчика '.сохранять рабоч,лй зазор неизменным/ таким , чтобы выполнялось условие

« 1, то чувствительное:ь датчика можно принять величиной посто-

-6-

явной и при оптимизации магнитной схстадк датчик зозлумак соьоо ■учитывать, что позволяет упростить выражение (3).

к = В С1с (й/й )г Б (1-а)/ан , (3)

а з пр г- о с

где и с^ - соответственно площадь поперечного сечэшм и дкамоту обмоточного провода, кэ - коэффициент заполнения сечения катушечного окна медным проводом.

Определение чувствительности индукционного датчика расчетом его магнитной цепи позволяет перейти к решению задачи оптимизации гагнит-ной системы датчика по критерию минимума массы активных «атеркглоз. Используя следующие исходные данные: чувствительность индукционного датчика скорости 5с, Бб/м; • остаточную индукции Вг, Тл; коэрцитивную силу не, А/м; остаточную индукции возврата ви, 1'л; индукцию в сердеч-■ нике датчика вс, Тл; массу магнита ти, кг; диаметр обмоточного провода <1пр, м; коэффициент заполнения 1сз, уда^ьный .-ос медного провода 7пр, стали магнита 7^,. кг/м®, получены выражения для расчета оптимального соотношения сторон катушечного окна и длины магнита :

"опт* Vе = <Воб»'Вн> ^ V7»1, 27с/(7к+Тс ) 7 (/,)

= ^ 1п<шт <Т.+7е )/2Тс-13 <2/%) ) ■ (5)

. По вычислешшм значениям 1ш и попт находятся основные рэзмврп магнитной системы датчиков скорости и обмоточные данные

8 ' = /п 'С'В. /{' Б = ш /(7 I ),

Обк «I опт, обе - н, . м * 4'к «''

й в У 43а /%■ , Ъ = ввй /4Вс, I » 4 + 20 +2Ь , Н = 2Ь. (6>

Но предлагаемой методике оптимизации поставлены численные эксперименты. Оптимизации ро минимуму массы активных материалов подлежали датчики скорости с магнитами, изготовленными из различных материалов. Анализ результатов показал, что материал магнита существенно не сказывается на массе датчика, а влияет только на массы его составных частей. Это позволяет использовать постоянные магниты из магнитотвер-дых фвррлтоа, имеющих более низку» стоимость, чем сплавы альнико и соединения на основе Р5М, а таккз делает датчики скорости дешевыми и доступными для применения на практике.

Определены рекомендуемые значения п для проектирования индукционных датчиков скорости;

попт =(1,4;2,0).

Проанализировано влияние конструктивных параметров датчиков на их .чувствительгэсть. Результаты анализа представлены на рис.2 - 5.

Проведена оценка эффективности работы индукционного датчика скорости. Из (2) следует, что чувствительность датчика зависит от

воздушного зазора йо, по которому настраивается на работу датчик. Если задать максимально допустимый интервал изменения рабочего зазора, так что б = бо+ етая, то чувствительность датчика внутри интервала к« кв/[1+?(вв± в.. >/«,]* • <?> Абсолютная погрешность чувствительности датчика при атом дк - ^/'^(О^е^)/*/!. (8)

Относительная погрешность чувствительности датчика

1

1 -

/ I Д0"О 4 й

О)

Полученное выражение позволяет установить границы изменения воздушного зазора, в пределах которых относительная погрешность чувствительности датчика скорости не превышает допустимую погрешность. Значения е зависят от параметра С, определяющего свойства материала постоянного магнита, и от знака приращения воздушного зазора Д0тад.

Рассчитана относительная погрешность чувствительности датчика в зависимости от зазора 80 и максимально допустимого его изменения ДО

\ для магнитов, изготовленных из различных материалов. Анализ расчетных данных Позволяет установить границы изменения газдушного зазора ¡и обоснованно вчбрать зазор Со, которому соответствует заданная чувствительность датчике скорости. На рис.6 показана зависимость чувстви-

-8-

ю го зо ш ю ,кг

1 ,а п

Рис.2. Зависимость чувствитель- Рис.3. Влияние соотнесения ности датчика от массы магнита; размеров катушечного окна на ^» .. отношение чувствительности к

массе магнита и на отношение

а = о,2 ю

пр

м,

— А = 0,3 10"

Пр "

м.,

площадей поперечных сечений окна и магнита:

1-РЗМ, 2-металлокерамичбские 1-Р2-М, 2-металлокерамическиэ

сплавы, з-магнитотвердые ферриты сплавы, Э-магнитотвердые фэрриты

1.4

1,6

1,8 п

1.4

1.6

1,8 П

Рис.4.Изменение высоты катуие-

Рис.5. Изменение диаметра

чного окна(магнита) от соотношения магнита от соотношения раз-

его размеров и массы постоянного магнита'.

1-ГОМ и металлокерамические

меров катушечного окна и массы постоянного маната:

1-РЗМ и металокерамические

сплавы, 2-магнитотвердае ферриты сплавы, 2-магнитотвердаэ ферриты

тельности датчика К/Ко

от воздушного зазора (по отношению к <к).

0,95

0,90

0,85

0,80

\

\1 1 -с

ч 2 л

V

О 0,02 0,04 0,06 0,08 6/1

Рис.в. Влияние рабочего зазора на чувствительность индукционного датчика скорости:

1- кэтвллокорамические сплавы,

2- F3M и иагнитотвердае ферриты

В третьей главе;исходя из всестороннего разбора вопроса анерго-преобразованяя в машинах и механизмах ударного действия, на основе известных положений теории В.Н.Стахановского исследованы зависимости передачи энергии ударом и определены оптимальные условия передачи энергии ударом. Введением в расчеты определенных предложенным экспериментально-аналитическим путем коэффициентов восстановления скорости при ударе и отскока исследовано влияние геометрии ударной системы "боек-инструмент", ее физико-механических свойств на составляющие передачи энергии - кинетическую, внутреннюю и суммарную. Анализ КПД передач! анэргии был проведен для тел цилиндрической формы, а также опытных бойков и инструментов, имеющих ступенчатое сечение и ударную часть в виде конуса о углами усечения от 60° до 180°.

Оценку перераспределения внутренней, кинетической и суммарной энергий при ударе, исходя из известной теории , можно произвести по коэффициенту восстановления скорости при ударе. Теория описывает упру-гопластичэские соударения твердых тел цилиндрической формы с плоским поверхностями контакта в зависимости от геометрических и флзико-мехаш ческих характеристик. Однако она не позволяет учесть такие особенное« формы соударяющихся тел (характерные для бойков и инструментов машин i механизмов ударного действия), как ступенчатость и конусообразность, вследствие сложности математического аппарата, необходимого для расчета коэффициента восстановления. В работе для определения коэффициента! восстановления и отскока соударяющихся тел, имеющих сложную геометрию, предлагается использовать экспериментально-аналитический метод с прнмЕ пением датчика скорости;

f = т У &/в\\0, , (Ю)

где 1 ~ фиксируемый с помощью индукционного датчика промежуток вре-

-10-

мени между импульсами, соответствующими первому соударению тел при падении с высоты Нйи второму соударению после отскока. Далее подстановкой полученного результата в известную формулу пол,учим

к = (ет//гаг ) (1+Г )+£, (И)

где ш4 , тг - соответственно массы первого и второго тел . Предлагаемым методом были проведены исследования коэффициентов восстановления и отскока для соударяющихся тел цилиндрической формы с плоскими торцами, изготовленных из различных материалов. Данные расчета и опыта хорошо согласуются между собой и указывает на возможность использования предлагаемого экспериментально-аналитического метода для контроля параметров при удара тел сложной геометрии, не поддающихся расчету.

На основе известной методики расчета параметров удара определены оптимальные условия передачи энергии ударом. Установлено, что максимум КПД передачи энергии ударом наблэдается в следующих случаях: ^«Н = Ч», = и**)' при т = I ,

*».„- = и/<1*т> при к =» О ,

^су« = П«, = 1 при к = 1/т.

Были проведены эксперименты по определению оптимальных условий соударения бойка и инструмента молотка МО-1 (рис.7-10) и выполнен анализ результатов, что позволяет воспользоваться полученными данными при проектировании ударных узлоо манил и механизмов ударного действия.

В_четвертой главе рассмотрены модификации датчика скорости с учетом Назначения и динамики совершенствования конструктивных параметров. Проведены экспериментальные и метрологические исследования. Даны рекомендации по использованию датчика ркорости и приведены примеры Применения на практике в ударных испытательных стендах для измерения анергии удара при определении допустимых ударных нагрузок на испытываемые изделия и в устройстве по обнаружению полостей и дефектов в бетоне, принцип действия которого основан на использовании зависимости скорости отскока бойка устройства от поверхности испытываемого бетона от месторасположения полости или дефекта в толще бетона.

| Лабораторные исследования позволили выявить принципиальную возможность контроля параметров удара дайным датчиком. Эксперименты проводились с телами, выполненными из различных материалов. Зависимость Е=г(V) представлена на рис.II.

. Различие в назначении определило необходимость создания модифика-

-II-

к

0,8 0,6 0,4 0,2

1- »г=0,8 КГ

г- ЮдИ ,г кр-

3- Ш_=0,8 КГ

0,1 о,г о,з п=<^лег

Л 0,8 0,6 0,4 0,2

V \

к"

. К

\1;

£

Ч-иЕм.кин.энер

v-H3M.CyMi.3H.

-"-изм.внут.зн

0,1 о,г о.з п=аЗЕ /«я

Рис.6. Влияние размеров инст- Рис.7. Влияние размеров инструмента на коэффициент вое- румента на КДЦ передачи анер-становлешш гаи ударом

0,8 -

0,4

Рис.8. Влияние скорости соударения тел на коэффициент восстановления:

т1=0,4б кг,

1^=1,20 кг,

^«0,024 М, М

8 10 7,Ы/С

Рис.9. Влияние скорости соударения тел на КПД передач^ анергии удароы:

__ изм.кин. эн.

—> изм.суммарн.эн. — изм.внутр.зн.

Е,В 30 20 10

В,мВ

зос

200

100;

7

дсм

ДСТ-1

Рис.II. Зависимость е = £[Ч):

1- теоретическая,

2- эксперимен-

тальная

9 12 7.М/С

Рис.12, датчик ДСТ-1

У.М/С 12

11 10

///

/ У г

у/

Рис.14. Зависимость V - Х(А):

'— теорет., — датчик

скорости -•- тензодат.

10

20

30' А>Дк

Рис.13 Датчик ДСТ-2

ций датчика скорости, а тает® потребовало совершенствования конструктивных параметров, которое осуществлялось по следующим направлениям: I) исключение ударных нагрузок на магнит, 2) заполнение внутреннего объема датчика, 3) отработка способов крепления датчика на объект, 4) мероприятия по гашению паразитных колебаний.

На рис.12-13 представлены примеры модификаций датчика скорости.

Проведены метрологические исследования. Определены интервальные оценки для истинного значения ЭДС, индуцируемой в катушке в момент разрыва цепи и дисперсии с доверительной вероятностью 0,95. Рассчитана погрешность измерения скорости соударения тел, анергии удара, коэффициентов отскока и восстановления. На рис.14 представлена данные, полученные при испытаниях с помощью тензодатчиков, датчика скорости и расчетным путем. Наибольшее различие мевду расчетным значением и полученным датчиком составляет 8,Ой; между значениями, полученными тензодатчиком и датчиком скорости,6,4% и между значениями, полученными расчетным путем и тензодатчиком,14,48.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результата выполненной работы на основе индукционного датчика скорости изготовлен и внедрен прибор контроля параметров удара в машинах и механизмах ударного действия.

Основные вывода сводятся к следующему.

1. Систематизированы известные из научно-технической литературы методы и средства контроля параметров удара в машинах и механизмах ударного действия.

2. Установлена взаимосвязь конструктивных параметров датчика с его чувствительностью по критерию минимума массы активных материалов и предложена инженерная методика расчета конструктивных, параметров датчика скорости, удовлетворяющих данному критерию.

3. Исследованы зависимости передачи кинетической, внутренней и суммарной энергии от соотношения масс соударяющихся тел и величины коэффициента восстановления скорости при ударе и определены оптимальные условия передачи энергии ударом. Исследовано влияние размеров инструмента и скорости соударения.на коэффициент восстановления и КОД передачи энергии ударом, исходя из наиболее вероятного ряда размеров, применяемых при проектировании машин и механизмов ударного действия.

4. Произведен расчет энергии удара соударяющихся тел сложной геометрии путем введения в расчет коэффициентов отскока и восстановления, определяемых с помощь» датчика скорости.

-14-

5. Проведен комплекс опытно-конструкторских и исследовательских работ, в результате которых создано несколько модификаций датчика скорости для контроля параметров машин и механизмов ударного действия в зависимости от конкретных условий эксплуатации.

Разработки внедрены в НПО "Строймаш" (г.Минск, Беларусь) и на электромеханическом заводе им. В.В. Вахрушева (г.Томск).

6. Выполнено метрологическое исследование разработки, определена погрешность измерения параметров удара.

7. Результаты работы применены в разработанных испытательных, ударных стендах, контролирующих ударные нагрузки на испытуемые изделия, и устройстве контроля качества бетона (наличие полостей и дефектов).

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1.Ястребов A.B., Захарова Н.В. Формирование двухкомпонентной ударной нагрузки при поступательном соударении //Повышение эффективности испытаний приборных устройств: Матер., Всесоюз... науч.-

техн. сем. (Суздаль, июнь 1989).- М., 1989.- С.27-31.

2. Стахановский Б.Н., Коновалов В.Е., Захарова Н.В. Стенд для испытания изделий на динамические воздействия //Повышение эффективности механических испытаний: Матер. Всесоюз, науч.-техн. сем. ( Комсомольск-на-Амуре, сент.1990).- М., 1990. - С.68-70.

3. Стахановски» Б.Н., Захарова Н.В. Магнитоэлектрический датчик для определения скоростей (энергий) взаимодействующих элементов в испытательном и другом оборудовании //Повышение эффективности испытаний приборных устройств: Матер.. • ' сем. (Владимир, июнь I99I).-M., 1991. - С.4.

4. Стахановский Б.Н., Захарова Н.В. Исследование характеристик магнитоэлектрического датчика //Повышение эффективности испытаний присорных устройств: Матер. сем, (Владимир,июнь 1991). -М., 1991. - С.5.

б. Стахановски® Б.Н., Захарова Н.В. Датчик для измерения скоростей соударяющихся тел //Каталог межотраслевой выставки "Испытания - 91"/ Ассоциация по проведении работ в области стандартизации, унификации метрологии и испытания продукции .-Ы., 1992. - С.76.

6. Стихановский Б.Н., Захарова Н.В. Методика определения коэффициентов отскока и восстановления в машинах, испытательных стендах и установках ударного действия //Проблемы конверсии, разработка и испытания приборных устройств: Матер. мевдунар. науч.-техн. конф.- М., 1993. - С.140-142.

7. Стихановский Б.Н., Захарова Н.В. Особенности учета промо-

-15-

«уточных элементов при определении параметров удара '//Проблемы конверсии, разработка и испытания приборных устройств: Матер. меж-дунар. науч.-техн. конф.- М., 1993. - С.142-144.

8. Захарова Н.В. Алгоритм оптимизации магнитной системы индукционных датчиков скорости //Электронные средства преобразовав вания электрической энергии: Матер. . межресд. науч.-техн. сем. - М.,1993. - С.66-69.

9. Стахановский Б.Н., Захарова Н.В. Стенд для измерения параметров удара //Приборы и приборные системы: Матер. респ.

. конф. (Тула, сент. 1994).- Тула, 1994. - С.14.

10. Фирулева Е.В., Захарова Н.В. Испытания ударного узла электромагнитного типа //Приборы и приборные системы1. Матер, респ. конф. ( Тула, сент. 1994)тТула, 1994. - C.I.

11. Стахановский Б.Н., Захарова Н.В. Исследование коэффициентов восстановления скорости при ударе тел с различными механическими свойствами и геометрией //Ресурсосберегающие технологии. Проблемы высшего образования: Тез. докл. . XXX науч. конф. профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов. - .Омск, 1994. - Кн. I. - С. 17.

12. A.c. 1626099 СССР, ЫКИ G 01 М 7/08. Стенд для испытания изделий на воздействие поступательного и вращательного импульсов /Стахановский Б.Н., Коновалов В.Е., Захарова Н.В. //Б.И.-1991.-К5.

13. A.c. 1677556 СССР, МКИ О 01 Ы 7/08 Стенд для ударных испытаний изделий /Стахановский Б.Н., Коновалов В.Е., Захарова Н.В.- 3 с.

14. A.c. 1758502 СССР, МКИ G 01 к 3/52. Устройство для определения полостей й дефектов в материалах /Стихановский. Б.Н., Стахановская Л.М., Захарова Н.В. // Б. И. - 1992. - № 32.

15. Захарова Н.В. Определение оптимальных условий соударения-тел с учетом физико-механических свойств и геометрии //Динамика систем, механизмов и машин: Матер. междунар. науч.-техн. конф. - Омск, 1995.- С.15.

16. Захарова Н.В., Стихановский Б.Н. Экспериментальный метод определения параметров взаимодействия масс бойка и рабочего инструмента в машинах и механизмах ударного действия и испытательных стендах //Робототехника в экстремальных условиях: Матер. науч.-техн. конф. -СПб., 1994,- C.II-I4.

17. Стихановский Б.Н., Захарова Н.В. Определение Параметров удара соударявдих тел сложной геометрии//Динамика систем, механизмов и машин: Материалы международной науч.-техн. конф. - Омск, 13Э5.- С.33.

-16-