Диагностика строительных машин / Датчики средств диагностирования строительных машин / Глава 4.6
Датчики для измерения линейных и угловых перемещений
При диагностировании агрегатов машин широко используют методы диагностирования, основанные на измерении линейных и угловых перемещений. Основные контролируемые параметры: перемещение беговых барабанов на «Стенде для проверки установки передних колес грузовых автомобилей» (КИ-4872); перемещение поршня цилиндра на величину суммарного зазора в кривошипно-шатунном механизме; ход штока гидроцилиндра; полный и свободный ход педалей и рычагов управления; перемещения ножа режущего аппарата жатки и др.
Характер измеряемых процессов во времени - медленно меняющийся. Основное требование к измерительной аппаратуре для анализа таких процессов - высокая разрешающая способность и минимальная погрешность измерения в рабочих условиях эксплуатации. Используемые при этом датчики линейных и угловых перемещений указаны. По результатам исследований указанных типов датчиков для диагностирования можно дать следующие рекомендации по их применению: 1) для измерения угловых перемещений рычагов и педалей трактора, автомобиля и комбайна целесообразно применять прецизионные потенциометры типа ПТП, выпускаемые серийно промышленностью; 2) для измерения линейных перемещений в диапазоне 0...100 мм должны использоваться универсальные тензорезисторные датчики типа ДПТ, разработанные НИКИМП. Преобразователи ДПТ могут применяться для измерения как статических, так и динамических процессов. Для измерения в указанных диапазонах могут использоваться и индуктивные датчики типа ПД; 3) для исследовательских целей при измерении малых перемещений наиболее пригодны механотро-ны, являющиеся прецизионными преобразователями; 4) для измерения скорости перемещения штока гидроцилиндра и ножа жатки комбайна также могут быть использованы универсальные преобразователи типа ДПТ и ПД.
Рассмотрим конструкцию некоторых из указанных датчиков.
Дифференциально-трансформаторный датчик линейных перемещений (для стенда КИ-4872 ГОСНИТИ). Предназначен для измерения линейных перемещений беговых барабанов на «Стенде для проверки установки передних колес грузовых автомобилей».
Конструкция датчика и габаритные размеры наглядно представлены.
Датчик закрепляется на раме стенда, а упор плунжера постоянно прижимается пружиной к упору кронштейна, укрепленного на оси бегового барабана. При осевом перемещении бегового барабана плунжер датчика перемещается в катушке, и это перемещение преобразуется в изменение индуктивной связи между обмотками датчика.
Электрическая схема датчика, представленная, выполнена по принципу дифференциально-трансформаторной. На первичную обмотку датчика подается стабилизированное напряжение. Переменный ток, индуктированный во вторичной обмотке, выпрямляется полупроводниковыми диодами, включенными по двух полупериодной схеме, и подается на измерительный прибор.
Датчик в количестве 2 шт. применяется в стенде КИ-4872 для измерения величины продольных перемещений бегового барабана стенда, которая пропорциональна величине боковых сил, возникающих в зоне контакта колеса с беговым барабаном. В данном случае датчик выполняет функцию силомера. В качестве индикаторов применяются микроамперметры типа М266М.
Преобразователь линейных перемещений типа ПД служит для преобразования линейного перемещения плунжера в пропорциональное значение индуктивности. Конструкция преобразователя показана, а. Две одинаковые катушки преобразователя укреплены с помощью стопорных колец в магнитных экранах. Катушки с помощью гаек фиксируются на немагнитной трубе. Прижатие торцов экранов с катушками к гайкам обеспечивается пружиной. Зазор между катушками можно изменять путем регулировки положения одной из гаек.
Плунжер преобразователя сочленяется с кинематикой приборов с помощью немагнитного штока.
Принцип действия преобразователя ПД: на двух катушках преобразователя намотаны обмотки возбуждения, состоящие из двух секций, и выходная обмотка, состоящая из двух секций. Секции питаются переменным током промышленной частоты. Магнитный поток, возникающий при протекании питающего тока по обмоткам возбуждения, создает взаимную индуктивность во вторичных (выходных) обмотках, величина которых зависит от расстояния между ними, положения плунжера и тока питания обмотки возбуждения.
Взаимоиндуктивности обмоток равны между собой при симметричном относительно катушек положении плунжера (так называемая магнитная нейтраль преобразователя). При смещении плунжера вверх от нейтрали одна взаимоиндуктивность увеличивается, а другая уменьшается; при смещении плунжера вниз от нейтрали - наоборот. Изменение взаимоиндуктивности пропорционально величине перемещения плунжера относительно магнитной нейтрали.
Механотронный датчик линейных перемещений представлен, а и схема его включения. Это малогабаритный сдвоенный диодный механотрон типа 6МХ1С с общим неподвижным катодом косвенного накала, с двумя подвижными анодами, в металлостеклянном оформлении с октальным цоколем предназначен в основном для прецизионного измерения перемещений (линейных размеров) и сил в контрольно-измерительных устройствах широкого применения.
Рекомендации по эксплуатации:
Крепление механотрона рекомендуется производить за узкую часть фланца, на которую предварительно следует наклеить эпоксидной смолой жесткое металлическое кольцо. Целесообразно также закрепить цоколь механотрона.
Не рекомендуется крепление механотрона за стеклянную часть баллона.
Запрещается крепление механотрона за место спая стеклянной и металлической частей оболочки.
Направление механического сигнала, подаваемого на конец штыря механотрона, должно быть перпендикулярно плоскости анодов механотрона.
Механотрон должен быть экранирован от прямых потоков теплого и холодного воздуха.
Для обеспечения линейности выходной характеристики мостовой измерительной схемы на основе механотрона не хуже 1%, сопротивления анодных нагрузок должны быть в 1,5-2 раза больше внутреннего сопротивления каждой половины механотрона.
При высокоточных измерениях нестабильность анодного напряжения механотрона не должна превышать 0,1%, а нестабильность напряжения накала - 1%.
Аналогично используют механотроны: 6МХ1Б; 6МХ2Б; 6МХЗС; 6МХ4С; 6МХ5С.
Тензорезисторный датчик линейных перемещений ДПТ имеет мостовую схему, аналогичную.
Индуктивные датчики линейных перемещений ИДТ-2,5 и ИДТ-15 аналогичны датчику к стенду КИ-4872 и имеют дифференциально-трансформаторную схему.
Потенцкометрический датчик угловых перемещений теплостойкий МУ-615А предназначен для преобразования углов перемещения органов управления в электрические величины (напряжение, электрическое сопротивление). Принцип действия датчика угловых перемещений основан на пропорциональном изменении сопротивления в зависимости от величины угла поворота токосъемного движка.
Общий вид и электрическая схема датчика МУ-615 приведены.
Потенциометр теплостойкий прецизионный ПТП-21 используется в составе датчика расхода газов КИ-13671, люфтом пера КИ-13946 и устройства для диагностирования коробки передач КИ-5584 для измерения угла поворота. Конструктивно он близок к датчику МУ-615, но более точный. Он имеет линейную характеристику.