Контент-платформа Pandia.ru:     2 872 000 материалов , 128 197 пользователей.     Регистрация


Современные методы и аппаратура для измерения энергетических параметров машин ударного действия

 просмотров


СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ И АППАРАТУРА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МАШИН УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ

Кашаев В. А., Волковой Ю. Б., Ямпольский Д. З.

НПФ “УДАР-МАШ”, – ИГД им. А.А. Скочинского

В НПФ «УДАР-МАШ» создан измерительный комплекс «УИПУ-4М» на базе ПЭВМ для определения энергетических параметров машин ударного действия: энергии, частоты ударов, ударной мощности. Комплекс является в развитием серии установок типа УИПУ [1, 2], разработанных в ИГД им. А. А. Скочинского в 70-80-х годах. Установка УИПУ-4 прошла Государственную метрологическую аттестацию и более 25 лет успешно эксплуатируется на ТЭМЗ им. В. В.Вахрушева для контроля серийного производства пневматических отбойных, рубильных и клепальных молотков. С использованием УИПУ-4 разработано более 30 модификаций молотков.


Рис. 1. Принципиальная схема Установки «УИПУ-4М

1 – корпус ударной машины; 2 – ударник; 3 – вставной инструмент; 4 – рукоятка; 5 – приемник энергии удара; 6 – тензодатчики; 7 – датчик давления; 8 – дифманометр; 9 – датчик температуры воздуха; 10 – микропроцессорный измерительный блок с усилителями и АЦП; 11 – системный блок компьютера (АЦП+CPU); 12 – монитор; 13 – клавиатура; 14 – принтер; 15 – стенд СГУ; 16 – фотодетекторы (ФД); 17 – лампы накаливания с калиброванной диафрагмой (Л); 18 – разгонный поршень; 19 – винт регулировки разгона ударника; 20 – приемник энергии удара стенда; Q – усилие нажатия; Pc – давление в сети; DP – перепад давления на дифманометре; θс - температура сжатого воздуха; B – калиброванная база стенда; ППФ – противоподменный фильтр.

Комплекс «УИПУ-4М» обеспечивает дальнейшее повышение точности и информативности измерений, визуализирует процесс работы ударной машины, открывает возможность использования для измерений различных параметров ударного импульса, учитывая особенности волновых процессов в инструменте конкретной ударной машины.

Комплекс «УИПУ-4М» (см. рис.1) включает в себя: микропроцессорную тензометрическую систему, градуировочный стенд СГУ-3, ПЭВМ, программное обеспечение и специальные измерительные преобразователи в виде вставного инструмента с тензорезисторами, максимально приближенные к серийному инструменту ударной машины.

Принцип действия комплекса состоит в следующем. При ударе бойка по инструменту ударной машины в последнем образуются волны ударных деформаций. Амплитуда первого (падающего) ударного импульса (см. рисунок) пропорциональна скорости бойка перед ударом. При каждом ударе микропроцессорная система комплекса выделяет и записывает первый ударный импульс деформаций, измеряет его амплитудные и временные характеристики и передает данные на ПЭВМ. В свою очередь ПЭВМ в реальном масштабе времени отображает измеренные значения амплитуды и частоты ударов в виде графиков, визуализирует ударные импульсы, производит статистические расчеты.

После выполнения измерений производится градуировка на стенде СГУ-3. Стенд представляет собой пневматический копер и имеет калиброванную базу с оптической системой, фиксирующей моменты времени пересечения бойком световых лучей непосредственно перед его ударом по инструменту. Подбирая разгон бойка на стенде, добиваются амплитуды ударного импульса равной среднему значению, зарегистрированному при работе ударной машины. Тогда кинетическая энергия бойка E рассчитывается по формуле

 

(1)

где m - масса бойка, B - расстояние между лучами, t - время пролета калиброванной базы.

Технические характеристики комплекса «УИПУ-4М» представлены в таблице.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОМПЛЕКСА «УИПУ-4М

Диапазон измерения энергии удара 5...250 Дж

Диапазон измерения частоты ударов 4...100 с-1

Внутреннее ОЗУ для записи ударных импульсов 16 КБайт (64 кадра ´ 128 мкс)

Основная погрешность измерения энергии удара 5%

Потребляемая мощность 5 Вт

Основная погрешность измерения частоты ударов

Масса 3 кг

0,01%

Габаритные размеры 350´300´150 мм

Допустимая погрешность измерительных преобразо-

Стенд СГУ-3

вателей 3%

Калиброванная база 45 мм

Микропроцессорный система

Ширина щелей излучателя 0,6 мм

Напряжение питания тензодатчика 1...30 В

Длина разгона ударника 5...120 мм

Ток питания тензодатчика 5...35 мА

Масса 80 кг

Полоса пропускания тензоусилителя 2 Гц…300 кГц

Габаритные размеры 400´400´2500 мм

Уровень собственных шумов тензоусилимкВ

Разрядность АЦП 12 бит

Частота выборки 1 мкс Динамический диапазон измерений 110 дБ

ПЭВМ (минимальная конфигурация) Pentium™ 133 МГц, ОЗУ 16 Мб, HDD 1,2 Мб, монитор SVGA (800х600), Windows95, принтер

Метод измерений, реализованный в комплексе «УИПУ-4М», соответствует международному стандарту ISO 2787 и имеет детально разработанные методики испытаний. Это позволяет производить полный контроль энергетических параметров ударной машины за нескольких минут. Высокая стабильность измерений 0,15% достигнута в результате 30-летней работы по оптимизации параметров измерительных преобразователей.

Сегодня действующие нормативы для ударных машин (ГОСТы, ТУ) нормируют значения кинетической энергии ударника. Комплекс «УИПУ-4М» открывает возможность перехода к нормированию параметров ударных процессов в инструменте, например, количества движения или энергии ударного импульса. Эти интегральные параметры полнее характеризует эффективность ударной машины, т. к. включает в себя и к. п.д. двигателя машины, и к. п.д. ударной системы. Кроме того, интегральные параметры позволяют выполнять испытания без градуировки с использованием аттестованных измерительных преобразователей.

Для длинной измерительной пики (длина более 4-5 длин ударника) с известными коэффициентом чувствительности μ, плотностью ρ, площадью поперечного сечения S и модулем Юнга E, количество движения P и кинетическая энергия ударного импульса W рассчитываются по формулам (см. рис.):

 

(2)

где u(t) – напряжение на тензодатчике, T – длительность ударного импульса.

Как показывают исследования, количество движения и энергия ударного импульса является более стабильными информационными параметрами, чем амплитуда, и позволяют избежать ряда погрешностей, вызванных незатуханием собственных колебаний бойка к моменту следующего удара, а также помехами. Переход к измерению интегральных показателей ударного импульса является насущной задачей метрологического обеспечения испытаний машин ударного действия.

ЛИТЕРАТУРА

1.

Кашаев В. А. Некоторые вопросы теории машин ударного действия. – Новосибирск, Изд-во СО АН СССР, 1989.

2.

Александров Е. В., Соколинский В. Б. Прикладная теория и расчеты ударных систем.

Проекты по теме:

Основные порталы, построенные редакторами

Бизнес и финансы

Бизнес: • БанкиБогатство и благосостояниеКоррупция(Преступность)МаркетингМенеджментИнвестицииЦенные бумагиНедвижимость(Аренда)ПрофессииРаботаТорговляУслугиФинансыБюджетФинансовые услугиКредитыКомпанииЭкономикаМакроэкономикаМикроэкономикаНалоги
Промышленность: • МеталлургияНефтьСельское хозяйствоЭнергетика
СтроительствоАрхитектураИнтерьерПолы и перекрытияПроцесс строительстваСтроительные материалыТеплоизоляцияЭкстерьер

Домашний очаг

ДомДачаСадоводствоДетиАктивность ребенкаИгрыКрасотаЖенщины(Беременность)СемьяХобби
Здоровье: АнатомияБолезниВредные привычкиДиагностикаНародная медицинаПервая помощьПитаниеФармацевтика

Мир

Регионы: АзияАмерикаАфрикаЕвропаПрибалтикаЕвропейская политикаОкеанияГорода мира
Россия: • МоскваКавказЭкономикаРегионы РоссииПрограммы регионов
История: СССРИстория РоссииРоссийская ИмперияВремя2016 год
Окружающий мир: Животные • (Домашние животные) • НасекомыеРастенияПриродаКатаклизмыКосмосКлиматСтихийные бедствия

Образование и наука

Наука: Контрольные работыНаучно-технический прогрессПедагогикаРабочие программыФакультетыМетодические рекомендацииШкола
Предметы: БиологияГеографияГеологияИсторияЛитератураЛитературные жанрыЛитературные героиМатематикаМедицинаМузыкаПравоЖилищное правоЗемельное правоУголовное правоКодексыПсихология (Логика) • Русский языкСоциологияФизикаФилологияФилософияХимияЮриспруденция

Общество

БезопасностьГражданские права и свободыИскусство(Музыка)Культура(Этика)Мировые именаПолитика(Геополитика)(Идеологические конфликты)ВластьЗаговоры и переворотыГражданская позицияМиграцияРелигии и верования(Конфессии)ХристианствоМифологияРазвлеченияМасс МедиаСпорт (Боевые искусства)ТранспортТуризм
Войны и конфликты: АрмияВоенная техникаЗвания и награды

Справочная информация

ДокументыЗаконыИзвещенияУтверждения документовДоговораЗапросы предложенийТехнические заданияПланы развитияДокументоведениеАналитикаМероприятияКонкурсыИтогиАдминистрации городовМуниципалитетыМуниципальные районыМуниципальные образованияМуниципальные программыБюджетные организацииОтчетыПоложенияПостановленияРегламентыТермины(Научная терминология)

Техника

АвиацияАвтоВычислительная техникаОборудование(Электрооборудование)РадиоТехнологии(Аудио-видео)(Компьютеры)

Каталог авторов (частные аккаунты)

Авто

АвтосервисАвтозапчастиТовары для автоАвтотехцентрыАвтоаксессуарыавтозапчасти для иномарокКузовной ремонтАвторемонт и техобслуживаниеРемонт ходовой части автомобиляАвтохимиямаслатехцентрыРемонт бензиновых двигателейремонт автоэлектрикиремонт АКППШиномонтаж

Бизнес

Автоматизация бизнес-процессовИнтернет-магазиныСтроительствоТелефонная связьОптовые компании

Досуг

ДосугРазвлеченияТворчествоОбщественное питаниеРестораныБарыКафеКофейниНочные клубыЛитература

Технологии

Автоматизация производственных процессовИнтернетИнтернет-провайдерыСвязьИнформационные технологииIT-компанииWEB-студииПродвижение web-сайтовПродажа программного обеспеченияКоммутационное оборудованиеIP-телефония

Инфраструктура

ГородВластьАдминистрации районовСудыКоммунальные услугиПодростковые клубыОбщественные организацииГородские информационные сайты

Наука

ПедагогикаОбразованиеШколыОбучениеУчителя

Товары

Торговые компанииТоргово-сервисные компанииМобильные телефоныАксессуары к мобильным телефонамНавигационное оборудование

Услуги

Бытовые услугиТелекоммуникационные компанииДоставка готовых блюдОрганизация и проведение праздниковРемонт мобильных устройствАтелье швейныеХимчистки одеждыСервисные центрыФотоуслугиПраздничные агентства