3.4. Встроенные средства технической диагностики

с фотоэлектрическим принципом преобразования

Во всех конструкциях ВСТД с фотоэлектрическим принципом преобразования (табл. 3.4) применен бесконтактный преобразователь на основе оптопары (диода инфракрасного излучения и фотоприемника). Отсутствие механических воздействий в преобразователе обеспечивает его высокую надежность и долговечность. Данные устройства выгодно отличаются также высокой достоверностью выделяемой информации, быстродействием, малой инерционностью и незначительными габаритными размерами. Последнее достоинство предопределило и особый характер их размещения в диагностируемом узле - в стыках между находящимися под нагрузкой деталями.

В составе каждого из ВСТД с фотоэлектрическим принципом преобразования можно выделить размещенные в корпусе напротив друг друга элементы оптопары: излучатель 1 и приемник 2, а также шторку 3. Чувствительный элемент и первичный неэлектрический преобразователь могут быть реализованы в одной детали, например щуп-шторке 3, или выполнены отдельно. Так, ПНИ реализован в виде Г-образной скобы 5, двугранной разновысотной скобы 6 или кулачка 10, рабочий профиль которого - спираль Архимеда, а чувствительным элементом могут служить наконечник 4 или нагружающие стержни 8 и 9. В качестве излучателя оптопары применены диоды ИК -излучения типа АЛ 107, а в качестве приемника помимо

данных диодов использован бескорпусный транзистор типа 2Т202Б, что значительно уменьшило габаритные размеры устройства (размеры транзистора 1X1X0,5 мм). Улучшенные метрологические характеристики устройств достигнуты размещением фото приемников во втулке с узким, вертикально ориентированным, прямолинейным пазом на торце, а предотвращение выпадания щупа- шторки и других деталей - использованием клеевого соединения.

Базовые установочные размеры стыка выбираются такими, чтобы обеспечивался гарантированный предварительный натяг, фиксируемый по моменту частичного перекрытия светового потока щупом-шторкой. Предварительный натяг может обеспечиваться дополнительной деталью, например регулировочным винтом 7.

Применение Г-образного рычага обеспечивает масштабное преобразование , определяемое как отношение перемещений L шторки 5 к перемещению L чувствительного элемента 4:

где l— длина рычага; Е — модуль упругости; J — момент инерции.

Величина зависит от расстояния х от места заделки

рычага до чувствительного элемента 4. Так, при х = l/2, т. е. при размещении чувствительного элемента в середине рычага,

=2,5. При х=l/4 =5,5, Однако значительное приближение местоположения чувствительного элемента к месту заделки рычага конструктивно трудно реализовать.

В ВСТД на базе стандартной рычажно-зубчатой измерительной головки использованы две пары фотоэлементов, одна из которых размещена на уровне контура периферийной рабочей части кулачка 10, другая — на уровне прямоугольного паза в кулачке. Пазы втулок, в которых установлены излучатели, ориентированы перпендикулярно к периферийной части кулачка и перпендикулярно к грани паза. При таком расположении оптопар имеется возможность регистрации тонкого (в пределах 10 мкм) и грубого {в пределах 1 мм) перемещения нагружающего стержня 9.

После установки ВСТД с фотоэлектрическим принципом преобразования в стыках сопрягаемых деталей диагностируемого узла металлорежущего станка под действием внешних нагружающих сил возникают упругие деформации, приводящие к линейному перемещению чувствительных элементов устройств и к пропорциональному перекрытию шторкой светового потека, что вызывает изменение освещенности приемника. Отображенный на шкале контрольного прибора сигнал свидетельствует о величине действующих в стыке упругих деформаций.