Размещено на http://www.allbest.ru/

ЛЕКЦИЯ

Определение механических и временных параметров аппаратов

План

• 1. Определение кинематических параметров движения
• 2. Определение временных параметров
• 3. Определение параметров удара и вибрацией частей аппаратов
• 4. Определение деформаций и напряжений в частях аппаратов и усилий их взаимодействия
• Литература по теме

1. Определение кинематических параметров движения

Основными кинематическими параметрами характеризующими движение частей аппаратов, являются путь траектория перемещения, скорости и ускорения.

Для непроизводственного наблюдения и регистрации процесса перемещения открытых, т.е. видимых частей аппарата весьма эффективными являются методы скоростной киносъемки. Применяется скоростная (до 10³ кадров/с), высокоскоростная (до 10⁴ - 10⁵ кадров/с) и сверхскоростная (10⁶ - 10⁹) киносъемка.

Существуют киносъемочные приборы, которые могут работать в инфракрасной, ультрафиолетовой и видимой областях спектра.

В РФ выпускаются приборы типа СФР с частотой съемки до 10⁷ кадров/с, приборы 3СФК-2, работающие в ждущем режиме, фотохронографы ВСФК-4,3СХ-1 (с временным разрешением до 2 мс) сверхскоростные приборы с электронно-оптическими преобразователями (ЭОП), которые позволяют исследовать такие процессы, интенсивность излучения которых недостаточна для непосредственной регистрации приборами с линзой и зеркальными системами. Они позволяют получить временное разрешение до 0,3 пс.

Для наблюдения движения закрытых частей аппаратов (внутри корпуса, оболочки и т.д.) могут использоваться методы рентгено-импульсной киносъемки, а также методы волоконной оптики.

При рентгено-импульсной киносъемке осуществляется импульсное рентгеновское просвечивание с чередованием импульсов с той или иной частотой. Временной интервал между двумя кадрами может составлять до 10^-6 с.

Методы волоконной оптики основаны на применении системы прозрачных нитей, собранных в виде гибкого жгута. Каждая нить является самостоятельным цилиндрическим световодом. Жгут располагается в гибкой непрозрачной оболочке диаметром от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров.

Вводя один из торцов световода внутрь закрытой оболочки (например, в корпус выключателя), можно наблюдать через его второй торец интересующие объекты и процессы. При этом, если изучается самосветящийся объект (дуга), то не требуется никакого внутреннего освещения. В других случаях при необходимости такое освещение может быть создано с помощью второго световода, один торец которого вводится в закрытую оболочку, а другой освещается источником света, находящимся вне оболочки.

Существует много и косвенных методов изучения характеристик движения. Среди них отметим, прежде всего, радиолокационные методы, которые позволяют по характеру взаимодействия СВЧ-волн с объектом исследования судить о его пространственно-временном состоянии. Есть много методов, основанных на применении датчиков для преобразования перемещения в тот или иной электрический сигнал (потенциометрические, фотоэлектрические, индуктивные, тензометрические, емкостные и т.д.)

Измерения скоростей и ускорений выполняются, если регистрация пространственного положения осуществляется непрерывно во времени. Например, электрические сигналы датчиков регистрируются осциллографом. Получив и продифференцировав кривую s(t) по времени находя скорость v(t), а после еще одного дифференцирования - ускорение a(t).

Непосредственная регистрация ускорений в электрических аппаратах акселерометрами мало пригодна из-за больших дополнительных масс, которые в этом случае приходится крепить к исследуемому объекты: эти массы могут оказаться соизмеримыми с массой детали, ускорение которой надо определить.

2. Определение временных параметров

Таковыми являются: постоянная времени, времена трогания и движения.

Постоянная времени в широком смысле - это промежуток времени, в течение которого параметр, характеризующий переходный процесс изменяется в __ раз. Если такая функция определена экспериментально (осциллограмма), то постоянная времени находится графически.

По осциллограммам тока катушки при включении или отключении аппарата (электромагнитного) при фиксации момента трогания якоря определяют времена трогания и движения соответственно при включении или отключении. Временные параметры могут быть измерены и с помощью секундомеров (электромеханических (не менее 0,4 с), конденсаторных (10^-4с), электронных (10^-5с)).

Измерение интервала времени между замыканием или размыканием контактов может быть осуществлено осциллографированием или с помощью миллисекундомера (ЭМС-54.Ф-730.)

3. Определение параметров удара и вибрацией частей аппаратов

Такими параметрами являются: ударная сила и ее форма, время

действия силы, среднее значение силы за время удара:

ударный импульс

;

скорости движения соударяющихся тел в начале и в конце V₂ удара; коэффициент восстановления

;

импульсная реакция, возникающая при приложении ударного импульса к вращающемуся телу в точках закрепления оси;

центр удара, определяемый как точка, через которую ударный импульс проходит, не вызывая ударных реакций в месте крепления тела.

Методы изучения процессов удара можно разделить на две группы:

динамические, позволяющие осуществить непосредственное изучение процесса удара в его развитии во времени;

статические, позволяющие косвенно судить о процессах удара по некоторым конечным эффектам, которые фиксируются после окончания удара, например, по остаточным деформациям, по образовавшимся изменениям в геометрии поверхности, структурным изменениям и т.д.

Методы экспериментального определения параметров удара базируются на тех же принципах, которые используются обычно для измерения сил и моментов сил, давлений и напряжений, а также перемещений. Скоростей, ускорений и временных интервалов.

При характеристике вибрации определяются такие параметры, как максимальное отклонение от положения равновесия (амплитуда), число отклонений в единицу времени. Степень затухания и общая длительность вибрации. кинематический движение перемещение деформация

Для анализа вибрации контактов может быть использована простейшая схема осциллографирования тока в цепи, замыкаемой исследуемыми контактами. Измерительная цепь при этом должная быть слаботочной. Аналогичным образом можно измерить и вибрации элементов привода и магнитной системы.

Более универсальными методами изучения параметров ударных взаимодействий и вибрацией являются тензометрические с использованием проволочных, фольговых или пленочных датчиков сопротивления.

Примеры использования этих методов даны в работах:

Юревич Е.И. Электромагнитные устройства автоматики,1964.

Намитоков К.К. Применение электротензометрии на заводе ХЭМЗ, 1964.

Применение методов тензометрии к исследованию вопросов электродинамической устойчивости выключателей.

Труды ВНИИ электроаппарата М.Энергия,1967г.

4. Определение деформаций и напряжений в частях аппаратов и усилий их взаимодействия

Наиболее простыми и универсальными методами измерения деформаций и механических напряжений в частях аппаратов являются тензометрические с использованием датчиков сопротивления.

По значениям деформации при известных упругих свойствах материала можно найти напряжения в деталях, а также усилия, действием которых они вызваны.

Существуют специальные тензометрические приборы для измерения динамических деформации, для которых указываются их частотные характеристики, так что имеется возможность выбирать тот или иной прибор для изучения динамических процессов, если приблизительно известны ожидаемые частотные характеристики этих процессов. Например, если тензометрический усилитель работает на некоторой несущей частоте f, а ожидаемая частота изучаемого процесса f₀, то f должно быть больше f₀ на 1-2 порядка. Такое же соотношение должно быть и для регистрирующего устройства (собственная частота магнитоэлектрического вибратора осциллографа).

При изучении динамических процесса важно правильно выбрать характеристики промежуточных упругих элементов, на которых устанавливаются тензометрические датчики. С точки зрения повышения чувствительности упругого элемента к деформациям желательно иметь как можно меньшую жесткость упругого элемента, а с точки зрения повышения собственной частоты, наоборот - большую жесткость.

Для изучения поля напряжений в деталях сложной конфигурации можно применять поляризационно-оптические методы. Они основаны на возникновении оптической анизотропии в некоторых оптически прозрачных материалах (стекло, целлулоид, пластмасса) под действием механических напряжений. В результате деформации в этих материалах возникает двойное лучепреломление и при просвечивании образца поляризованным светом возникает интерференционная картина (т.е. при монохроматическом свете - чередование светлых и темных полос). По характеру этой картины можно судить о поле напряжений, определить главные напряжения в любой точке. Создается масштабная модель из прозрачного материала, исследуемого объекта. Нагружая деталь и используя скоростную киносъемку, проводят необходимые испытания.

Литература по теме

1. К.К. Намитоков. Испытания аппаратов низкого напряжения. М: Энергоатомиздат, 1985. 248 с.

Размещено на Allbest.ru