1 Технические средства измерения вибрации и особенности их построения. Цель и задачи дипломного проекта.

Одной из актуальных проблем современной техники является измерение параметров вибраций, ударов и шумов. Совокупность методов и средств для измерения величин, характеризующих колебания, называется виброметрией. Необ­ходимость в проведении таких измерений на машиностроительном предприятии возникает по ряду причин, например, для определе­ния виброактивности выпускаемых машин, режимов работы виб­рационного технологического оборудования, при вибродиагно­стике машин и агрегатов, контроле их качества. Сегодня нельзя назвать практически ни одного объекта контроля или производственного процесса, который не испытывал бы воздействие вибрационных, ударных или акустических нагрузок. Уже длительное время разрабатываются способы борьбы с вредным воздействием вибраций, ударов и шумов в технике и природе.

1. Современное состояние виброметрии. Область применения и специфика

построения виброизмерительной аппаратуры

Современные виброизмерительные приборы  это обычно электронные малогабаритные приборы с автономным питанием и калибровочным устройством для контроля электрической части, со встроенными фильтрами.

Специалисту, выполняющему измерения, необхо­димы знания основ теории колебаний, стандартных методов изме­рения и анализа вибрации, правил обращения с приборами и их эксплуатации.

Выбор мето­дов и средств измерения определяется поставленными целями и программой экспериментальных исследований.

Средствами измерения параметров вибрации служат специаль­ные приборы, в которых информация об измеряемой величине представляется в форме, удобной для восприятия человеком.

Виброизмерительный тракт обычно формируется из нескольких последовательно соединенных приборов. В зависимости от усло­вий проведения измерений, способа регистрации получаемых ре­зультатов и других обстоятельств число приборов, входящих в из­мерительный тракт, может изменяться в широких пределах. На рисунке 2 приведена блок-схема, наиболее полно удовлетворяю­щая требованиям проведения измерения вибрации в гигиениче­ских целях. Приборы, указанные в блок-схеме, позволяют преоб­разовывать энергию механического колебания в электрический сигнал и затем определять уровни вибрации, ее частотный спектр, регистрировать спектрограммы, а также записывать механические колебания на измерительный магнитофон.

Рисунок 2  Блоксхема универсального виброизмерительного тракта

Первичным элементом схемы является вибропреобразователь (вибродатчик), который входит в любой комплект виброизмери­тельной аппаратуры. Он выполняет роль преобразователя энергии вибрационных колебаний, получаемых от источника, в электри­ческие сигналы. Широкое применение получили преобразователи пьезоэлектрические, емкостные, индукционные и тому подобные. В совре­менной виброизмерительной аппаратуре (при динамических процессах) чаще используют пьезоэлектрические датчики. Их преобразующий элемент состоит, как правило, из двух пьезоэлектрических дисков, на которых закреп­лена инерционная масса, создающая при вибрации переменное давление на пьезоэлементы, пропор-

циональное виброускорению. Вследствие пьезоэффекта на обкладках дисков возникает пере­менное напряжение, пропорциональное прилагаемому усилию и, следовательно, виброускорению.

Основными преимуществами таких преобразователей являются: широкий диапазон рабочих частот, большая вибрационная и ударная прочность, простота конструкции, малая чувствительность к магнитным полям, возможность создания высокотемпературных преобразователей с малыми размерами и массой.

Основными параметрами вибропреобразователя являются его коэффициент преобразования, который зависит от свойств пьезоматериала и массы датчика, а также относительный коэффи­циент поперечного преобразования.

Емкостные преобразователи также находят применение для измерения параметров вибрации, но особенно широко они используются для акустических измерений (конденсаторные микрофоны).

Большое распространение имеют также индукционные вибродатчики, в которых массой является постоянный магнит, совершающий вынужденные колебания от­носительно соленоида, посаженного в корпус и не­подвижно скреплённого с точкой измерения. Та­ким образом, в соленоиде наводится электродвижущая сила, пропорцио­нальная относительной скорости движения магнита и соленоида.

Предусилители включают в измерительную блоксхему как для усиления слабого выходного сигнала акселерометра, так и для согласования высокоомного выхода акселерометра с низкоомными последующими каскадами.

В измерительных приборах осуществляются интегрирование и дифференцирование входных сигналов и, соответственно, опре­деление значений виброскорости, виброускорения и их уровней.

Выделение требуемой полосы анализируемых частот колебаний производится фильтрами. Они, как правило, выполняются с по­стоянной относительной полосой пропускания, большей частью кратной долям октавы (октавные, третьоктавные). Использование фильтров дает возможность вести спектральный анализ вибрации путем измерения ее уровней в заданных диапазонах частот, в том числе и определяемых гигиеническими и техническими нормами, то есть в октавных или треть октавных диапазонах.

Индикаторы уровней дают возможность фиксировать резуль­таты измерений с помощью цифровых или стрелочных указателей. Результаты экспериментальных исследований удобно фиксиро­вать на бумажной ленте с помощью самопишущих приборов, вклю­чаемых в измерительный тракт, что упрощает процесс спектраль­ного анализа, повышает надежность измерений.

В последнее время получает распространение метод анализа производственной вибрации, основанный на предварительной за­писи ее измерительным магнитофоном и последующей обработке в лабораторных условиях на стационарном измерительном тракте.

Виброизмерительные приборы делятся на две группы. В первую из них входят измерительные приборы, обеспечивающие измерение среднего квадратического значения виброскорости и виброускорения и их логарифмических уровней в октавных или третьоктавных полосах частот, а также корректированного значения виброскорости (виброускорения).

Измерительные приборы второй группы используют для изме­рения дозы вибрации, а также эквивалентного корректированного значения виброскорости (виброускорения). Их оснащают корректирующими фильтрами.

В последние годы получает развитие вибродозиметрия со­ставная часть виброметрии, основанная на интегральной оценке вибрационного воздействия на объект виброзащиты путем на­копления дозы колебательной энергии за длительный отрезок времени. Дозу можно либо рассчитать по данным спектрального анализа, либо измерить вибродозиметром прибором, определя­ющим усредненную вибрационную нагрузку на человекаопера­тора в течение, например, рабочей смены.

Перспективной можно считать разра­ботку индивидуальных вибродозиметров, использующих неэлектронные принципы регистрации дозы вибрации (оптикоме­ханический, электрохимический, эффект контактной электризации и другие). Известна конструкция вибродозиметра, в котором ре­гистрация дозы вибрации происходит с помощью электрокинема­тического накопителя. Он содержит два регистрирующих узла, выполненных на основе капилляра с по­ристой перегородкой, заполненного полярной жидкостью, и раз­мещенных по разные стороны от перегородки электродов.