2.11. Измерения упругих характеристик и резонансных частот диффузоров, шайб и гибких выводов

При разработках ГГ и в процессе их серийного производства очень важную информацию представляют результаты измерений статического прогиба центрирующих шайб. Полученные при этом упругие характеристики, т. е. зависимости амплитуды смещения от приложенной нагрузки, позволяют рассчитать уровень нелинейных искажений, вносимых центрирующими шайбами, осуществить контроль технологических процессов их изготовления и оценить влияние применяемых материалов. Для измерения статических упругих характеристик центрирующих шайб разработано несколько вариантов лабораторных измерительных установок и промышленный образец прибора ПИПШ-1 (рис. 2.29). Работа прибора заключается в измерении прогиба центрирующих шайб под действием статической нагрузки: Используемая шайба закрепляется в опорное кольцо, внутрь шайбы устанавливается наконечник с грузом. При прогибе шайбы игла наконечника продольно перемещается. Это перемещение с помощью системы рычагов превращается во вращательное движение ротора датчика. Напряжение, пропорциональное углу поворота датчика, подается на электронный вольтметр. Диапазон измерений прогиба 0,2...10 мм, погрешность измерений 10%, время измерений 10 с.

Рис. 2.29. Общий вид прибора ПИПШ-1

Измерение первой резонансной частоты изгибных колебаний диффузоров является основным способом контроля технологических режимов изготовления, качества применяемых материалов и обеспечения конструктивных параметров диффузоров в процессе их серийного изготовления. Для обеспечения требований 100%-ного контроля в условиях крупносерийного производства разработан промышленный образец прибора ИРСИД-80 с производительностью 1 диф./с. Диапазон измеряемых частот 50...2500 Гц, погрешность ±6% (в диапазоне 50...150 Гц) и 4% (в диапазоне 150...2500 Гц). Структурная схема прибора показана на рис. 2.30. С генератора 1 синусоидальный сигнал поступает на ГГ 2, который приводит в колебание измеряемый диффузор 3, установленный в прижиме 4. Оптическая система 5, состоящая из осветителя и датчика, фиксирует колебания по смещению светового луча, с фотодиода датчика сигнал поступает в измерительное устройство 6. В измерительном устройстве обрабатывается сигнал и индуцируется результат в виде значения частоты на цифровом табло. Прибор может работать в импульсном режиме. С измерительного устройства на ГГ подается импульс напряжения, ГГ приводит измеряемый диффузор в свободные затухающие колебания на его резонансной частоте. Датчик фиксирует эти колебания, передает их в измерительное устройство, где также производится их обработка и индикация результатов в цифровом виде.

Рис. 2.30. Схема прибора ИРСИД-8

Наряду с измерением резонансной частоты изгибных колебаний диффузоров, широко используемым в практике серийного производства ГГ, в [38] исследована возможность применения методов измерения резонансной частоты крутильных к изменению диффузоров как более чувствительного критерия к изменению технологических режимов изготовления ГГ. Структурная схема установки для измерения резонансной частоты крутильных колебаний диффузоров показана на рис. 2.31. Резонансная напряжение с частотой задающего генератора подается с выхода установки 3 (например, УАЗЧХ) через УЗЧ 8 на электромагниты 2. Электромагниты с помощью коромысла, связанного со стаканом 5 и прижимной пластиной 6, возбуждают крутильные колебания диффузора 1. Приемник колебаний 7 соединен с входом установки 3, где регистрируется форма резонансной кривой и с помощью частотомера 9 определяется резонансная частота крутильных колебаний. По ширине резонансной кривой может быть определена добротность колеблющейся системы и по результатам измерений f_рез и Q_кp рассчитан динамический модуль сдвига G. Существенное влияние на надежность работы ГГ, отсутствие дребезжания и др. оказывают параметры применяемых в них гибких выводов (см. гл. 4).

Рис. 2.31. Схема установки для измерения резонансной частоты крутильных колебаний

Для оценки динамической гибкости и коэффициентов потерь в гибких выводах создана специальная измерительная установка, реализующая резонансный метод измерений [43]. Схема установки показана на рис. 2.32. Испытуемый образец шнура 1 крепится в держателе 2, устанавливаемом на подвижной платформе электродинамического вибратора 5, обеспечивающего возбуждение колебаний в диапазоне частот 40...200 Гц. Схема возбуждения вибратора состоит из частотомера 14, усилителя мощности 5 и генератора 4, выходное напряжение которого управляется сигналом, поступающим через усилитель 7 от датчика колебаний - электромагнитного преобразователя 6 для обеспечения поддержания постоянной колебательной скорости подвижной системы вибратора. Измерение колебательного смещения образца шнура основано на регистрации модулированного им сигнала от источника света 8 с сетевым блоком питания 9 с помощью фоторегистрирующего устройства 10 с последующим выходом на самописце 13 (через дифференциальный усилитель 11 и узкополосный фильтр 12). Работа цепей возбуждения вибратора и запись частотной характеристики колебательного смещения конца образца синхронизирована по частоте. При проведении измерений обычно применяются образцы шнуров в виде отрезков длиной 15...30 мм при внешнем диаметре 0,3...2 мм. Динамическая гибкость и коэффициент потерь вычисляются по формулам:

где m - погонная масса испытуемого провода, кг/м; l - длина образца провода, м; f₁, f_0,707 - первая резонансная частота и ширина резонансного пика на АЧХ на уровне 0,707 в области частоты f₁, Гц. Результаты измерений динамической гибкости и коэффициента потерь даны в гл. 4.

Рис. 2.32. Схема установки для измерения резонансной частоты гибких выводов