Устройство для динамического контроля геометрических размеров коллектора и колебаний ротора электродвигателя

 

Изобретение относится к измерительной технике. Техническим результатом является повышение эффективности контроля качества сборки и состояния коллектора во время работы электродвигателя в статическом и динамическом режимах. Результат достигается тем, что устройство для динамического контроля геометрических размеров коллектора и колебаний ротора электродвигателя содержит лазер 1, установленный по ходу луча светоделитель 2, блок фотоприемников 6 и 7, блок формирователя импульсов 9, соответствующих межламельным промежуткам коллектора электродвигателя, датчик оборотов 8, подающий сигнал одновременно с импульсом с выхода формирователя импульсов на блок выбора заданной ламели 10, формирующий импульс, открывающий блок электронных ключей 11, сигналы с которых поступают на блок сложения сигналов 12, создающий на выходе импульс, амплитуда которого пропорциональна радиальному смещению заданной ламели относительно оси вращения, блок формирователя выходного сигнала 13, напряжение на выходе которого равно по величине амплитуде импульсов, поступающих с блока сложения 12, осциллограф и самописец, регистрирующие этот сигнал. Отличительной особенностью устройства является то, что оно снабжено блоками: электронных ключей, формирования импульсов межламельных промежутков, выбора заданной ламели, формирования выходного сигнала, кроме того, оптические оси лучей расположены так, что один из них частично перекрыт коллекторными пластинами, а второй осью ротора. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в области электромашиностроения, для контроля качества сборки и измерения геометрических размеров коллектора и колебаний ротора электродвигателя.

Известно устройство для контроля диаметров изделий, содержащее источник излучения светоделитель, две части светового потока, от которого направляются через отверстие модулирующего диска и диафрагму с отверстиями на контролируемую деталь и затем на фотоэлементы, сигналы с которых в зависимости от соотношения между световыми потоками вызывают изменения на усилителе и поступают на регистрирующее устройство /см.Воронцов Л.Ф. Фотоэлектрические системы контроля линейных величин. Москва, Машиностроение, 1965, с.31/.

К недостаткам следует отнести отсутствие возможности вести измерения изменений размеров вращающегося тела в определенном радиальном сечении в зависимости от частоты вращения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для измерения геометрических размеров движущихся предметов, содержащее излучатели, фотоприемники, представляющие пары оптических элементов, измеряемый предмет, проходящий перпендикулярно плоскости осей оптических пар и перекрывающий световой поток на фотоприемники, на выходе которых формируются сигнал, поступающий через формирователь на индикатор, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный размеру предмета [1] К недостаткам прототипа следует отнести невозможность измерять размеры вращающихся деталей в различных радиальных сечениях, что требуется для измерений положения пластин коллектора /ламелей/ во время его вращения, а также применение большого количества оптических пар элементов, что усложняет обработку выходного сигнала.

Техническим результатом является повышение эффективности контроля качества сборки и состояния коллектора во время работы электродвигателя в статическом и динамическом режимах.

Результат достигается тем, что устройство для динамического контроля геометрических размеров коллектора и колебаний ротора электродвигателя, содержащее источник света лазер, двухлучевую оптическую систему, фотоприемники, блок электронных ключей, блок формирования импульсов межламельных промежутков, блок выбора заданной ламели, блок сложения, блок формирования выходного сигнала и датчиком оборотов, причем оптические оси лучей расположены так, что один из них частично перекрыт коллекторными пластинами, а второй осью ротора, при этом выход фотоприемника, настроенного на первый луч подключен к входу блока формирования импульсов межламельных промежутков и входу блока электронных ключей, второй вход которого соединен с выходом фотоприемника, настроенного на второй луч, к второму входу блока формирования импульсов межламельных промежутков подключен датчик оборотов, а его выход соединен с управляющим входом блока электронных ключей, выходы которого подключены к блоку сложения, выход которого соединен с входом блока формирования выходного сигнала.

Созданная система позволяет измерять геометрические размеры коллектора в заданном сечении в зависимости от частоты вращения, а также осуществлять контроль колебаний ротора электродвигателя. Это позволяет проводить измерения радиального смещения пластин коллектора в зависимости от скорости вращения двигателя в интервале от нуля до 300 мкм при чувствительности 0,5 мкм.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит оптически связанные лазер 1, луч которого направлен через светоделитель 2, коллекторные пластины 3, связанные с осью ротора 4, перекрывающие световые лучи 5.

Устройство также содержит фотоприемники 6 и 7, датчик 8 оборотов электродвигателя, блок 9 формирователя импульсов, выход которого соединен с блоком 10 выбора заданной ламели, электрически связанным с электронными ключами 11, блок 12 сложения сигналов, напряжение с которого поступает на блок 13 формирования выходного сигнала, выход которого соединен с осциллографом 14 или самописцем 15. Частотомер 16 контролирует частоту вращения двигателя.

Устройство работает следующим образом.

Лазер 1 и светоделитель 2 создают два параллельных световых потока, первый из которых частично перекрывается ламелями /пластинами/ коллектора 3, а второй осью потока 4, сигналы с фотоприемников 6 и 7, пропорциональные радиальному смещению этих частей коллектора, поступают на блок 11 электронных ключей, которые открываются импульсом, поступающим с блока выбора заданной ламели 10. При вращении коллектора сигнал с фотоприемника 6 содержит, кроме полезного сигнала, несущего информацию о радиальном смещении ламелей в пространстве, импульсы, соответствующие по времени прохождения светового потока межламельным промежуткам. Эти импульсы выделяются формирователем 9 импульсов межламельных промежутков и вместе с импульсом с датчика оборотов поступают на блок 10 выбора заданной ламели, где формируется импульс, длительность которого и положение во времени совпадают с прохождением светового потока заданной ламелью, номер которой вводится заранее оператором. Так как один луч после светоделителя 2 перекрывается ламелями коллектора 3, а второй осью вращения двигателя, то измерение сигнала, являющегося суммой напряжений от двух соответствующих фотоприемников, пропорционально радиальному смещению ламелей, поэтому после прохождения блока 11 электронных ключей на выходе блока 12 сложения сигналов будут импульсы, амплитуда которых пропорциональная смещению заданной ламели относительно оси вращения. Блок формирования выходного сигнала формирует постоянное напряжение, равное по величине амплитуде импульсов, поступающих с блока сложения. Самописец и осциллограф служат для регистрации этого выходного сигнала. При отключении блоков 7, 8, 9, 11, 12 и 13 и поступлении сигнала с фотоприемника 6 непосредственно на осциллограф, на его экране будут наблюдаться колебания коллектора электродвигателя.

Предлагаемое устройство может быть использовано для контроля смещения ламелей коллектора электродвигателя и измерения величины колебаний ротора электродвигателя в процессе его эксплуатации, а также для выявления монтажного дефекта в процессе приемосдаточных испытаний.

Формула изобретения

Устройство для динамического контроля геометрических размеров коллектора и колебаний ротора электродвигателя, содержащее источник света лазер, двухлучевую оптическую систему, фотоприемники, отличающееся тем, что оно снабжено блоком электронных ключей, блоком формирования импульсов межламельных промежутков, блоком выбора заданной ламели, блоком сложения, блоком формирования выходного сигнала и датчиком оборотов, причем оптические оси лучей расположены так, что один из них частично перекрыт коллекторными пластинами, а другой осью ротора, при этом выход фотоприемника, настроенного на первый луч, подключен к первому входу блока формирования импульсов межламельных промежутков и первому входу блока электронных ключей, второй вход которого соединен с выходом фотоприемника, настроенного на второй луч, к второму входу блока формирования импульсов межламельных промежутков подключен датчик оборотов, а его выход соединен с управляющим входом блока электронных ключей, выходы которого подключены к блоку сложения, выход которого соединен с входом блока формирования выходного сигнала.

РИСУНКИ

Рисунок 1