УСТАНОВКА  ДЛЯ  ИССЛЕДОВАНИЯ  ПРОСКАЛЬЗЫВАНИЯ  РЕМЕННОЙ  ПЕРЕДАЧИ

Главчев  Михаил  Дмитриевич

cтудент  2  курса,  кафедра  технико-технологических  дисциплин  ВлГУ,  РФ,  г.  Владимир

E -mail:  ttd.tef@vlsu.ru

Шарыгин  Лев  Николаевич

научный  руководитель,  канд.  техн.  наук,  профессор  ВлГУ,  РФ,  г.  Владимир

Предложен  простой  способ  измерения  относительного  проскальзывания  ременной  передачи.  Способ  реализуется  на  типовых  элементах  цифровой  электроники.

Одним  из  параметров  ременной  передачи  является  относительное  проскальзывание.  Оно  определяется  по  отношению  скоростей  ремня  и  внешней  поверхности  шкива.  Для  измерения  линейной  скорости  известны  ряд  способов  и  устройств.  Способ  [3]  основан  на  применении  электромагнитных  волн.  Измеритель  [2]  использует  цилиндрические  магнитные  домены.  Датчик  [1]  построен  на  двух  лазерах  с  линейными  резонаторами.  Однако  конструктивная  реализация  известных  технических  решений  достаточно  сложна.

Предлагаем  способ  измерения  относительного  проскальзывания  ременной  передачи,  реализуемый  на  типовых  элементах  цифровой  электроники.

Будем  полагать,  что  имеется  установка  для  исследования  плоскоременной  передачи  —  рис.  1.  Шкив  1  установки  закреплен  на  валу  2,  к  которому  присоединён  электродвигатель  3.  На  другом  валу  4  закреплен  шкив  5.  Вал  4  связан  с  тормозом  6  в  виде  генератора  постоянного  тока.  На  консольной  торцовой  части  вала  4  под  некоторым  углом  к  плоскости  торца  закреплено  плоское  зеркало  7.  Имеется  отдельная  оправка  8,  содержащая  осветитель  9,  который  формирует  световой  луч  малого  сечения  по  осевой  линии  вала  4.  На  оправке  8  перпендикулярно  осевой  линии  вала  4  закреплен  кольцевой  световод  10,  одно  световолокно  которого  оптически  связано  с  фотодиодом  11  (ФД₀),  а  все  остальные  световолокна  —  с  фотодиодом  12  (ФД_ш).Оправка  установлена  так,  что  линия  торца  световолокна  диода  VD₀  проецируется  на  точку  А  шкива  5.  Таким  образом,  при  вращении  вала  4  отраженный  от  зеркала  7  оптический  луч  осветителя  9  обегает  торцы  световолокон  световода  10.

Шкивы  2,5  соединены  плоским  ремнем  13  с  устройством  натяжения  14.  На  внешней  поверхности  ремня  приклеены  две  тонкие  узкие  поперечные  полоски  15,16  из  магнитопроводного  материала.  Имеется  неподвижный  магнитоэлектрический  датчик  17  для  взаимодействия  посредством  магнитного  поля  с  полосками  15,16.  Для  соблюдения  фазировки  сигналов  фотодиода  11  VD₀  и  датчика,  полоски  приклеивают  на  неподвижном  ремне  в  точках  Б  и  В  с  образованием  угла  α.

Рисунок  1.  Конструктивная  схема  ременной  передачи

При  работе  ременной  передачи  линейная  скорость  внешней  поверхности  шкива  5  равна 

  V_ш=ω_шR_ш=  (1)

где:  ω_ш  —  угловая  частота  вращения,

R_ш  —  радиус  шкива,

t_ш  —  время  одного  оборота  шкива.

Линейная  скорость  ремня

  V_р==,  (2) 

где  l_р  =αR  —  см.  рис.  1.

Относительное  проскальзывание  ремня  с  учетом  формул  (1),  (2)  составит 

С==  (3)

где  t_р  —  время  движения  ремня  на  участке  l_р.

Обозначим

К=(4)

Тогда  формула  (3)  примет  вид

С=.  (5)

При  цифровом  вычислении  относительного  проскальзывания  C  интервалы  t_ш  и  t_р  измеряются  количеством  импульсов  известной  частоты.  При  отсутствии  проскальзывания  (C=1)  количество  импульсов  в  счетчиках  t_ш  и  t_р  должно  быть  одинаковым.  Следовательно  частота  измерительных  импульсов,  согласно  формуле  (5)  на  входе  в  счетчик  t_ш  должна  быть  в  К  раз  меньше  частоты  импульсов  на  входе  в  счетчик  t_р.

Предлагаемый  способ  измерения  проскальзывания  ремня  в  передаче  реализуется  функциональной  схемой  рис.  2.  На  рис.  3  приведены  эпюры  напряжений  в  отдельных  точках  функциональной  схемы.

Сигналы  фотоприемников  VD₀  и  VD_ш  по  переднему  фронту  преобразуются  формирователями  18,19  в  короткие  импульсы  прямоугольной  формы  см.  эпюры  напряжений  на  рис.  3.  Импульсы  формирователя  18  поступают  на  счетный  вход  триггера  20.  Длительность  выходного  импульса  этого  триггера  равна  времени  одного  оборота  шкива  5,  т.  е.  t_ш.  Данный  интервал  измеряется  количеством  импульсов,  поступающих  на  вход  счетчика  21  с  выхода  делителя  22  через  конъюнктор  23.

Для  измерения  интервала  t_р  служит  счетчик  24,  который  заполняется  импульсами  с  выхода  формирователя  19  через  коъюнктор  25.  Время  заполнения  задается  триггером  26,  который  управляется  импульсами  датчика  17  через  формирователь  27.

Рисунок  2.  Функциональная  схема  обработки  первичных  сигналов

Вычисление  результата  осуществляется  компьютером  по  сигналам  счетчиков  21,24,  шинам  делимого  28  и  делителя  29  (в  параллельном  коде).  Интервал  считывания  t_с  формируется  из  выходного  сигнала  триггера  30.  Цепь  формирования  представлена  дифференцирующей  RC-цепочкой  31,  инвертором  32,  линией  задержки  33  и  RS-триггером  30.  Управление  шинами  считывания  осуществляется  конъюнкторами  34  и  35.  Сигнал  сброса  t_R  всех  триггеров  берется  с  выхода  линии  задержки.

При  работе  ременной  передачи  отраженный  от  зеркала  7  луч  осветителя  9  обегает  торцы  световолокон  кольцевого  световода  10.  Оптический  сигнал  преобразуется  фотодиодами  VD₀  11  и  VD_ш  12  в  электрический,  затем  формирователями  18,19  преобразуется  в  короткие  импульсы  прямоугольной  формы.

Рисунок  3.  Эпюры  напряжений  в  отдельных  точках  функциональной  системы

Пусть  в  момент  времени  t₁—  триггер  20  перебрасывается  из  единичного  в  нулевое  состояние.  На  выходе  дифференцирующей  цепочки  31  будут  импульсы  U₃₁.  Инвертор  пропустит  только  инвертированные  импульсы  в  моменты  времени  t₃,  t₈  и  т.д.  На  выходе  линии  задержки  33  короткий  импульс  t_R  появится  в  момент  t₂.  В  момент  времени  t₃  триггер  20  перебрасывается  в  единичное  состояние  и  конъюнктор  23  открывает  прохождение  импульсов  с  выхода  делителя  22  на  вход  счетчика  21.  Счет  прекращается  в  момент  t₆.  В  счетчик  21  будет  записано  количество  импульсов  пропорциональное  t_ш  с  учетом  коэффициента  деления  К.

Триггер  26  формирует  прямоугольный  импульс  в  интервале  t₄  —t₅  по  сигналам  датчика  17.  Конъюнктор  25  за  этот  интервал  пропускает  импульсы  с  выхода  формирователя  19  на  вход  счетчика  24.  В  счетчик  будет  записано  количество  импульсов  пропорциональное  времени  t_р.

Вычисление  частного  целесообразно  осуществлять  компьютером,  связь  с  которым  реализуется  по  шине  делимого  28  и  шине  делителя  29.  Разрешенный  интервал  считывания  t_с  t₆—t₇  задается  триггером  30  с  применением  конъюнкторов  34,35.  В  случае  реализации  автономного  прибора  для  вычисления  можно  применить  устройство  [4].

Таким  образом,  предлагаемый  способ  измерения  величины  относительного  проскальзывания  в  ременной  передаче  реализуется  на  типовых  элементах  электроники. 

Список  литературы:

1.Датчик  абсолютной  линейной  скорости  объекта.  Патент  RU  2  079  141  МПК  G01P  3/36.  /А.В.  Бабиченко.  Опубл.  10.05.1997.

2.Измеритель  линейной  скорости  движения  объекта.  Патент  RU  2  441  245  МПК  G01P  3/36.  /И.Н.  Волков,  И.М.  Бородянский,  Ю.М.  Бородянский  и  др.  Опубл.  27.01.2012.

3.Способ  определения  линейной  скорости.  Патент  RU  2  186  398  МПК  G01P  3/50.  /Е.П.  Тетарин,  И.Е.  Тарасов,  Д.С.  Потехин.  Опубл.  27.07.2002.

4.Устройство  для  деления  чисел.  Авт.  свид.  SU  1  709  308  МПК  G06F  7/60.  /  Е.А.  Оленев,  Л.Н.  Шарыгин.  Опубл.  30.01.1992.