Понятие и классификация средств измерений (стр. 5 из 6)
Для измерения осевого сдвига датчик размещают перпендикулярно плоскости торца вала и (или) плоскости измерительного буртика (рис. 4).
Рисунок 4.
В некоторых случаях для надежности используют два датчика (основной и резервный).
Частота вращения
Вихретоковые преобразователи часто используются для измерения частоты вращения ротора (рис. 5). Формирование отклика датчика обычно обеспечивается небольшим углублением на валу, полученным методом фрезерования. Такой датчик можно использовать совместно с X-Y датчиками радиальной вибрации. В этом случае датчик выполняет функции формирователя фазовой метки, относительно которой определяется ориентация орбиты движения вала. Для формирования отклика датчика могут использоваться конструктивные особенности ротора, например, наличие шестерни.
Рисунок 5.
Использование в вихретоковом преобразователе трансмиттера вместо драйвера позволяет получить на выходе сигнал, величина которого прямо пропорциональна числу оборотов в минуту.
Вихретоковые преобразователи применимы:
для измерения эксцентриситета валов;
для измерения толщины диэлектрических (лакокрасочных) покрытий на металлическом основании;
для измерения величины относительного температурного расширения механизмов;
для измерения величины износа трущихся деталей и механизмов;
в качестве бесконтактных концевых выключателей;
для измерения слоя металлизации на диэлектрическом основании.
Системная конфигурация
Предлагается несколько основных конфигураций вихретоковых преобразователей, отличающихся диаметром катушки пробника, длиной кабеля, параметрами выходного сигнала и характером измеряемой величины. Диаметр катушки пробника определяет диапазон измерения и площадь взаимодействия электромагнитного поля с контролируемым объектом. Считается, что площадь взаимодействия не выходит за пределы воображаемой окружности на поверхности объекта, диаметр которой равен двойному диаметру катушки пробника. Последнее обстоятельство необходимо учитывать при выборе места монтажа пробника, а также при контроле поперечной вибрации вала, поскольку в этом случае облучаемая поверхность цилиндрическая, что является причиной возникновения систематической погрешности, которая растет с увеличением диаметра катушки и уменьшением диаметра вала.
Для каждой комбинации - "диаметр катушки + длина системного кабеля" калибруется собственный драйвер или трансмиттер, на который наносится соответствующая маркировка. Несоответствие длины системного кабеля или диаметра катушки пробника маркировке драйвера или трансмиттера приводит к увеличению погрешности.
В таблице 3 приведены основные системные характеристики, позволяющие пользователю определить подходящую конфигурацию датчиковой системы для решения существующей прикладной задачи.
Пример:
АР2000A - 05.05.0 (вихретоковый датчик без металлорукава, с драйвером D200А для пробника с 5 мм катушкой, системная длина – 5 м).
АР2200A - 19.09.1 (вихретоковый датчик с металлорукавом, с трансмиттером Т220А для пробника с 19 мм катушкой, системная длина – 9 м).
*1 - возможна калибровка датчика на длину системы до 20 м.
*2 - взрывозащищённое исполнение (1Exib II AT4).
Таблица 3. Основные характеристики вихретоковых преобразователей
| Тип электронного блока | Модель | Диаметр катушки пробника | Диапазон измерения | Чувствительность, выходной диапазон | Системная длина*1 | Измеряемая величина |
| драйвер | АР2000A*2 | 5 мм | 0,3 - 2,3 мм | -8 мВ/мкм | 5/9 м | Вибрация, смещение |
| 8 мм | 0,3 - 3,0 мм | -8 мВ/мкм | 5/9 м | |||
| 19 мм | 1,0 - 8,0 мм | -2 мВ/мкм | 5/9 м | |||
| трансмиттер | АР2200A | 5 мм | 0,3 - 2,3 мм | 4 - 20 мА | 5/9 м | Вибрация, смещение |
| 8 мм | 0,3 - 3,0 мм | 4 - 20 мА | 5/9 м | |||
| 19 мм | 1,0 - 8,0 мм | 4 - 20 мА | 5/9 м | |||
| АР2300 | 5 мм | 5 -30 000об/мин | 4 - 20 мА | 5/9 м | Частота вращения |
Обозначение
| АР | ХХХХ- | ХХ. | ХХ.*1 | Х |
| Модель (см. таблицу выше):2000A, 2200A, 2300 | Диаметр катушки пробника:05, 08, 19 (5, 8 и 19 мм соответственно) | Системная длина:05, 09, … | 0 - без металлорукава,1 - с металлорукавом |
3 Си геометрических и механических величин
3.1 Единицы Си геометрических величин
Измерение геометрических величин осуществляется путём линейных и угловых измерений размеров. Основная единица длины в современной Международной системе единиц - метр.
Линейные размеры могут быть выражены в кратных и дольных единицах.
1 метр (м) = 100 сантиметрам (см) = 1000 миллиметрам (мм) = 1 000 000 микрометрам (мкм).
Правила нанесения размеров и их предельных отклонений на чертежах и в другой технической документации устанавливает ГОСТ 2.307.
Предельные отклонения размеров, а также предельные отклонения формы и расположения поверхностей являются основанием для определения требуемой точности изделия при изготовлении и контроле.
Линейные размеры и их предельные отклонения на чертежах и в спецификациях указывают в миллиметрах, без обозначения единицы измерения.
Так как шероховатость поверхности в процессе сборки и эксплуатации изделия может привести к дополнительным отклонениям размера и формы за счёт износа микро неровностей при трении или в результате их смятия и сглаживания при запрессовке под действием нагрузок, необходимо указывать в конструкторской документации наиболее грубый предел допускаемых значений шероховатости.
Требования к шероховатости поверхности не включают требований к дефектам поверхности, поэтому при контроле шероховатости поверхности влияние дефектов поверхности должно быть исключено.
За единицу измерения плоского угла в Международной системе единиц «СИ» принят радиан - угол между радиусами (сторонами угла), вырезающий на окружности дугу, длина которой равна радиусу.
При измерении геометрических величин следует учитывать влияние на результаты измерений внешних условий: температуры окружающей среды, атмосферного давления, относительной влажности и других нормальных условий выполнения измерений линейных и угловых величин.
Линейные измерения
Числовое значение физической величины длины в машиностроении называется размером.
За размер принимается расстояние между двумя точками.
Значение физической величины, которое идеальным образом характеризовало бы в качественном и количественном отношении соответствующую физическую величину называется истинным значением величины.
На практике «истинное значение физической величины длины» заменяется «действительным значением», то есть значением полученным путём измерений и настолько близким к истинному значению, что в условиях измерительной задачи может быть использовано вместо него.
В зависимости от количества выявленных размеров методы и средства линейных измерений следует разделять на дифференцированные (поэлементные) и комплексные.
Дифференцированным (поэлементным) называется измерение, при котором у детали сложной формы каждый составляющий элемент или параметр измеряется отдельно.
Дифференцированные измерения необходимо применять при технологическом контроле (контроль режимов, характеристик, параметров технологического процесса), так как позволяет выявить отклонения отдельных элементов за пределы допускаемых значений и установить какой параметр технологического процесса оказывает доминирующее влияние на погрешность изготовления размеров отдельных элементов.
Пример - При измерении резьбовой детали отдельно измеряют наружный, внутренний, средний диаметры, размер шага и половину угла профиля резьбы.
Комплексными называются измерения, при которых оцениваются свойства, близкие к эксплуатационным. Такие измерения удобны для приемочного контроля.
Пример - Измерение резьбы детали резьбовым калибром.
Выбор средств измерений линейных величин по точности заключается в определении оптимального соотношения между погрешностью средств измерений и допуском контролируемого параметра.
Погрешности измерения, отражённые в данных документах, являются наибольшими допускаемыми погрешностями измерений, включающими в себя все составляющие, зависящие от измерительных средств, установочных мер, температурных деформаций, базирования и так далее.
Угловые измерения
Углом в плоскости называется геометрическая фигура, образованная двумя лучами, выходящими из одной точки.
В машиностроении значение плоского угла выражается в:
радианах, «рад» - (единица «СИ»),
градусах «°», минутах «’», секундах «’’» - (дополнительные единицы);
приращении размера в линейной мере на определённой длине.
При нормировании точности угла величину допуска следует задавать в зависимости от длины меньшей стороны, образующей угол, а не от номинального значения угла.
Степени точности угловых размеров устанавливает ГОСТ 8908.
Понятие «степень точности» идентично понятиям «квалитет», «класс точности».
При измерении угловых размеров следует пользоваться следующими МВИ:
сравнение с мерой, имеющей постоянное значение (меры угловые призматические, угольники, конусные калибры);
сравнение с углом на величину которого настроен прибор (синусные линейки и приборы, основанные на использовании принципа синусной линейки);
сравнение с угловой шкалой прибора (оптическая делительная головка, гониометр, угломер, уровень);
определение угла измерением координат образующих угол (микроскоп, координатно-измерительная машина, пневматические калибры-пробки для измерения конуса и т.д.).