CC BY
17
Канал измерения, мгновенного значения угловой частоты вращения (рис. 4) вала электродвигателя имеет индуктивный датчик с катушкой юу, которая включена в делитель с резистором г. Импульс катушки формируется в прямоугольную форму формирователем К Счетный триггер 3 задает такт измерения, соответственно импульсы генератора опорной частоты 1 поступают на счетчик 5, только за время импульса Б, при единичном потенциале на прямом выходе триггера 3 (выход конъюнктора 4). Сброс показаний счетчика 5 и индикатора 7 осуществляется в паузах между тактами измерения задним фронтом импульсов формирователя Е
Предлагаемая лабораторная установка позволит студентам проводить экспериментальные исследования, как первичных преобразователей скорости, так и схемотехнических принципов преобразования исходных сигналов.
Список литературы:
1. Конюхов Н.Е., Медников Ф.М., Нечаевский М.Л. Электромагнитные датчики механических величин. - М.: Машиностроение, 1987.
2. Бесекерский В.А., Попов Е.Н. Теория систем автоматического регулирования. - М.: Профессия, 2004.
3. Щука А.А. Электроника. - 2е изд., перераб. и доп. - СПб.: БХВ-Пе-тербург, 2008. - 752 с.: ил.
УСТАНОВКА ДЛЯ УСТАЛОСТНЫХ ИСПЫТАНИЙ ДЕТАЛЕЙ НА ОСТАТОЧНЫЙ РЕСУРС
© Сушина А.Н.*
Владимирский государственный гуманитарный университет, г. Владимир
Предложены методика и установка для определения остаточного ресурса деталей. Предполагается предварительное экспериментальное выявление в выборке из партии деталей функции деформации от количества циклов нагружения. Приведена схема электронного счетчика ресурса, который индицирует на своем табло величину остаточного ресурса испытываемой детали.
Известен ряд установок для усталостных испытаний материалов, где используют образцы [1]. Но на практике актуальна задача выявить остаточный ресурс работы деталей.
Теоретической основой предлагаемой установки для усталостных испытаний деталей на остаточный ресурс является зависимость текущей де-
* Студент кафедры Технико-технологических дисциплин. Научный руководитель Шарыгин Л.Н., заведующий кафедрой Технико-технологических дисциплин, кандидат технических наук, доцент.
формации детали при заданной нагрузке в функции количества циклов нагружения. Для упрочняемых материалов характер этой зависимости известен [2, с. 62]. На начальном участке происходит упрочнение материала, следовательно деформация уменьшается. Далее в процессе нагружения появляются дефекты в материале детали (происходит разупрочнение) и при той же нагрузке деформация начинает увеличиваться вплоть до разрушения детали.
Испытанию на предлагаемой установке подлежат детали, для которых внешние силы, действующие в реальном устройстве, могут быть сведены к равнодействующей силе. На рис. 1 изображена конструктивная схема устройства нагружения.
На основании 1 с помощью пассивного захвата закреплена испытуемая деталь 2. Крепление осуществляется также, как в реальном устройстве. В месте приложения внешней силы (точнее равнодействующей внешних сил) на испытуемой детали закреплен активный захват 3, а на нем -стержень 6 из магнитомягкого материала. Соосно стержню имеются две неподвижные соленоидные катушки 7, 8.
Для обеспечения циклического режима нагружения применен электронный ключ (рис. 2). Электронный ключ построен на транзисторе УТ по схеме с общим коллектором. В схему входят два переменных (или постоянных, подбираемых при настройке) резистора Я1 и Я4, два постоянных резистора - базовый Я2 и эмиттерный ЯЗ.
Рис. 1. Конструктивная схема
устройства нагружения Рис. 2. Электрическая принципиаль-
(источник тока и счетчик ная схема электронного ключа
ресурса условно не показаны)
Для развязки токов транзистора УТ по постоянной составляющей имеются конденсаторы С1, С2. Катушки привода 7 (Жи) и освобождения
8 (№о), в соответствии с приведенной схемой, по постоянной составляющей тока подключены через резисторы Я4 и Я1 к источнику Е, а по переменной составляющей - соответственно, через конденсаторы С2 и С1 к эмиттеру и базе транзистора УТ. Резисторами Я1 и Я4 задают начальные токи в катушках освобождения 8 и привода 7. При этом начальный ток в катушке освобождения W0 требуется очень малым, поскольку мощность потребления сигнала е0 мала, а начальный ток в катушке привода Wu выбирается по величине постоянной составляющей прикладываемой к активному захвату силы. Если постоянной составляющей силы не требуется, то сопротивление резистора Я4 устанавливают большим, тогда постоянным током по отношению к току импульса можно пренебречь.
При включении питания источника Е фронт напряжения обеспечит импульсы тока в катушках. В силу неравенства токов в катушках W0 и Wu взаимодействие магнитных полей катушек 7,8 с магнитопроводным стержнем 6 через активный захват 3 создаст импульс силы, которая подтолкнет испытуемую деталь. После окончания фронта питания деталь окажется свободной и начнет совершать колебания на собственной частоте. При колебаниях в катушках 7,8 будут индуцироваться электродвижущие силы (ЭДС), соответственно е0 = /(/) в катушке освобождения W0 и еи = _/(/) в катушке привода Wu. Эти ЭДС будут иметь синусоидальную форму.
ЭДС е0 в катушке освобождения W0 положительной полуволной (для изображенного транзистора проводимости п-р-п) откроет транзистор УТ, который обеспечит импульс тока через катушку привода Wu. Взаимодействие поля катушки привода 7 с магнитопроводным стержнем 6 создает подталкивающую силу, которая обеспечит увеличение амплитуды колебаний. Далее система перейдет в стационарный режим колебаний, в котором подводимая энергия сравняется с рассеиваемой.
Наводимая в катушке 8 ЭДС е0 пропорциональна амплитуде колебаний, следовательно и деформации детали. Этот факт положен в основу работы счетчика ресурса (рис. 3).
Индикатор 26 счетчика ресурса выполнен в виде набора индикаторных лампочек (светодиодов), которые своим пространственным положением отражают остаточный ресурс работы детали. Известная функция цикловой деформации детали 8 = /(Ы) для упрочняемых материалов имеет минимум, соответственно для больших значений N эта функция возрастающая. Психологически целесообразнее ввести понятие функции качества К = /Ы) в виде функции уменьшения деформации д. В этом случае выходной участок функции К = /Ы) окажется падающим (вплоть до точки разрушения), что и будет восприниматься пользователем как снижение качества, т.е. ресурса. На рис. 3 индикаторные лампочки изображены по стилизованной форме функции качества (ресурса) и для наглядности положение этих лампочек изображено согласованно с уровнем дискретизации.
Рис. 3. Функциональная схема счетчика ресурса
Работает счетчик ресурса следующим образом. Синусоидальный сигнал е0 ЭДС катушки 7 (W0) поступает на вход однополупериодного выпрямителя 9 - см. рис.3 - на его выходе будут однополярные импульсы, показанные на верхней эпюре рис.4. Для наглядности на эпюру этих импульсов е0 наложены уровни Uk компаратора. Для определенности будем полагать, что текущее состояние детали соответствует участку разупрочнения, на котором амплитуда деформации 8 растет, соответственно и растет амплитуда сигнала е0.
Пусть в момент времени t = t0 фронтом включения питания триггеры 13, 23 и 25 установлены в нулевое состояние. При t = t\ появляется импульс на выходе выпрямителя 9. Одновременно запускаются формирователь прямоугольных импульсов 10 и преобразователь амплитуда-длительность 11 - см. эпюры Ui0 = ft) И Uii = ft). В этот же момент времени передним фронтом преобразователя 10 переворачивается счетный триггер 13. Прямой выход триггера 13 дает логическую единицу на вход конъюнктора 16 счетчика 19, обеспечивая прохождение импульсов опорного генератора на вход счетчика 19 в течении времени действия импульса преобразователя
11, т.е. в интервале от t1 до t2. В это время конъюнктор 15 закрыт инверсным сигналом триггера 13. В момент времени t = t3 амплитуда e0max импульса е0 превышает некоторый i-й уровень компаратора 20 и на его i-м выходе в течении t = t4 - t3 появляется импульс - см. эпюру U20 = ft). В момент времени t = t5 первый из рассматриваемых выходных импульсов выпрямителя 9 заканчивается импульс формирователя 10. При t = t6 появляется очередной импульс выпрямителя 9, формируется импульс формирователя 10, который своим передним фронтом переворачивает счетный триггер 13.
Счетный триггер 13 прямым выходом закрывает конъюнктор 16 и открывает конъюнктор 15. Поэтому в течении времени t6...t7 очередного i + 1 импульса формирователя 11 происходит заполнение счетчика 15. Схема
сравнения 21 обеспечивает логическую единицу на своем выходе «+», если количество импульсов в счетчике 19 превышает количество импульсов в счетчике 18, соответственно - логическую единицу на выходе «-» для обратной ситуации. Для рассматриваемого участка функции качества логическая единица будет на выходе «+». Эта логическая единица поступает на входы п выходных конъюнкторов 2, на вторых входах которых в это время присутствует логическая единица инверсного выхода счетного триггера 13. В интервале времени от 1=1 до 1=9 на входах всех 2п выходных конъюнкторов 22, 24 появится импульс / + 1 шины компаратора 20. Но конъюнкторы 22 закрыты выходом «-» схемы сравнения, поэтому будут открыты только конъюнкторы 24, следовательно сработает только / + 1 выходной триггер 25 и будет высвечиваться лампочка Л^ нисходящей ветви функции качества индикатора 26. При обратном соотношении количества импульсов на счетчиках 18, 19, соответственно, выход «-» схемы сравнения 21 обеспечит срабатывание I + 1 триггера 23 восходящего уча -стка функции качества и высвечивания лампочки Л°+1.
Рис. 4. Эпюры напряжений на выходах элементов счетчика ресурса
Начиная с момента времени ґ = ґп цикл измерения будет повторяться. Сброс счетчиков 18, 19 осуществляется через конъюнктор 14 задним фронтом импульса формирователя 10, когда на инверсном входе счетного триггера 13 присутствует логическая единица (ґ = ґ10...ґ = ґ20). Сброс выходных триггеров осуществляется также задним фронтом формирователя 10, когда на входе конъюнктора 17 присутствует логическая единица с прямого выхода счетного триггера 13. Таким образом, такт измерения равен периоду работы счетного триггера 13. Результат сравнения на выходе схемы 21
присутствует в интервале времени (Мю...^7-/2о). Соответствующие выходные триггеры (23 или 25) будут устанавливаться в единичное состояние и обеспечивать включение лампочек (Лн или Лв) в моменты 4, /18. Сброс выходных триггеров, соответственно выключение индикатора, будет происходить в моменты времени /15, /25. Пользователь будет наблюдать одну мерцающую лампочку индикатора 26. В рассматриваемом случае это будет лампочка . Частота мерцания равна частоте переключения счетного триггера 13, т.е. в два раза ниже частоты цикла нагружения детали.
Список литературы:
1. Школьник Л.М. Методика усталостных испытаний. Справочник. -М.: Металлургия, 1973. - 216 с.
2. Школьник Л.М. Скорость роста трещин и живучесть металла. - М.: Металлургия, 1973. - 216 с.
ВАРИАНТ СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ УЧРЕЖДЕНИИ
© Теплова В.В.*
Юго-Западный государственный университет, г. Курск
В статье разработан вариант структурно-функциональной организации системы обеспечения пожарной безопасности в образовательном учреждении.
Система обеспечения пожарной безопасности в образовательном учреждении должна представлять собой комплекс программных и технических средств, ориентированных на уменьшение времени принятия решения по ликвидации последствий возгорания на подконтрольных объектах и информационную поддержку выполнения функций контроля обеспечения пожарной безопасности образовательного учреждения [1].
К основным задачам системы обеспечения пожарной безопасности в образовательном учреждении относят:
1. Повышение эффективности контроля состояния образовательного учреждения, а именно:
* Аспирант кафедры Информационных систем и технологий. Научный руководитель: Сизов А.С., профессор кафедры Информационных систем и технологий, доктор технических наук, профессор.
