Разработка методов расчета кольцевых силоизмерительных устройств для работы в автоматическом режиме

• Автор: Демокритова, Александра Владимировна
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 148 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ И РАСЧЕТА СИЛОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
1Л. Весо- и силоизмерительные упругие элементы
1.2. Материалы для упругих элементов преобразователей силы
1.3. Способы получения электрического сигнала
1.4. Конструирование датчиков силы
1.5. Измерение механических величин
1.6. Статический расчет колец
1.7. Динамический расчет стержней
1.8. Оптимальное проектирование стержней
1.9. Выводы. Цель и задачи исследований
Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ДЛЯ СТАТИЧЕСКОГО И ДИНАМИЧЕСКОГО РАСЧЕТА КОЛЬЦЕВЫХ СИЛОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
2.1. Математическая модель для статического расчета колец
2.2. Экспериментальное определение деформаций кольца и сравнение с теоретическими результатами
2.3. Статический расчет системы с последовательной работой колец
2.4. Статический расчет системы с параллельной работой колец
2.5. Математические модели для динамического расчета колец и их систем
2.6. Выводы
Глава 3. НОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ КОЛЬЦЕВЫХ СИЛОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
3.1. Конструкции кольцевого силоизмерительного устройства
3.2. Конструкция системы с последовательной работой колец
3.3. Конструкция системы с параллельной работой колец
3.4. Выводы
Глава 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ ЗАТУХАНИЯ АПЕРИОДИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
4.1. Разработка стенда и методика проведения экспериментов при динамическом нагружении
4.2. Математическая обработка экспериментальных виброграмм
4.3. Теоретическое определение времени затухания апериодического процесса
4.4. Динамический расчет кольцевого силоизмерительного элемента при линейном возрастании нагрузки до максимального значения
4.5. Выводы
Глава 5. МЕТОДИКА ОПТИМИЗАЦИИ КОЛЬЦЕВЫХ СИЛОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
5.1. Алгоритм оптимизации силоизмерительного устройства, содержа-

щего одно кольцо
5.2. Алгоритм оптимизации силоизмерительного устройства с последовательной работой колец
5.3. Алгоритм оптимизации силоизмерительного устройства с параллельной работой колец
5.4. Результаты машинных экспериментов по программам оптимизации
5.5. Выводы
Заключение
Список литературы
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Силоизмерительная техника широко применяется во всех отраслях народного хозяйства и, прежде всего, в промышленности. Измерение силы используется с целью повышения эффективности производства и качества продукции, для обеспечения техники безопасности и защиты дорогостоящего оборудования, при испытаниях и исследованиях систем и механизмов.
С развитием науки и техники непрерывно возрастает значимость экспериментальных исследований. При этом вопросы измерения занимают особое место. В тех исследованиях, где не обеспечивается измерение параметров с требуемой точностью, нельзя ожидать положительных результатов и верных выводов.
В современном машиностроении находят применение различные способы измерения силы. Наибольшее распространение получили электрические способы, которые обладают рядом преимуществ по сравнению с механическими способами:
- простотой обработки и передачи информации;
- меньшими габаритными размерами и металлоемкостью;
- простотой двусторонней связи с ЭВМ;
- удобством встройки в измерительные цепи весовых устройств.
Наиболее эффективными силоизмерителями являются устройства, состоящие из упругого элемента и преобразователя деформации в электрический сигнал. Анализ известных механоэлектрических приборов показывает, что при большом диапазоне нагрузок наиболее эффективной формой упругого элемента является кольцо.
В качестве электрических преобразователей деформации в таких устройствах используются емкостные, индуктивные, струнные и тензодатчики.
Недостатками существующих устройств являются высокая инерционность, пригодность для узкого диапазона нагрузок, малая надежность контактов, нелинейность характеристики. Эти недостатки делают их непригодными для работы в автоматическом режиме.

зочувствительного демодулятора, активного фильтра нижних частот, модулятора и резистора обратной связи, формирователя опорного напряжения, интегратора и компоратора осуществляется формирование импульсного напряжения питания мостового датчика заданной частоты, усиление и узкополосная фильтрация выходного сигнала датчика и избыточного шума усилителя на этой частоте с последующей фазочувствительной демодуляцией и фильтрацией, а также стабилизацией коэффициента усиления посредством цепи отрицательной обратной связи. Затем происходит аналого-цифровое преобразование выходного напряжения указанной цепи по принципу двухтактного интегрирования с длительностью интегрирования входной величины, кратной удвоенному периоду импульсного напряжения питания мостового датчика. Результат измерения формируется в счетчике импульсов и по окончании каждого измерения переносится в выходной регистр.
Фирмой ФРГ Rembe GmbH Meb- und Regeltechnik создан электронный блок для бункерных весов и дозаторов (ЕБ) [ 100] модель ДЕ - 1060 с силоизмерительным устройством на фольговых тензорезисторных преобразователях, предназначенных для взвешивания материалов в бункерах, контейнерах, а также для дозирования материалов, включая приготовление смесей из нескольких компонентов. Силоизмерительное устройство в специальном корпусе ввинчивается в опорные элементы бункеров и резервуаров. ЕБ обеспечивает взвешивание задаваемых в указанные емкости порций сыпучих материалов с требуемой высокой точностью. Задание порций материалов осуществляется с начальным использованием режима быстрого заполнения емкости и конечным режимом точной досыпки материала. Погрешность взвешивания составляет от 0,1% до 0,3%. Для управления дозирующими вентилями и заслонками в ЕБ содержатся 4 электромагнитных реле с "сухими контактами".
Система измерений усилий и моментов [97], разработанная фирмой ФРГ IRS AG , представляет из себя многокомпонентную систему, выполненную на основе стандартных датчиков усилий. Максимальное число измеряемых силовых факторов равно 6: 3 усилия и 3 момента в направлениях трех ортого-