Прецизионных измерений

Цифры па первый взгляд довольно убедительно говорят- в пользу примспишя-подппш-ников малой точности, однако такой вывод нередко является близоруким. Если учесть, что износ и повреждения подшипников качения являются одной из наиболее частых причин выхода машин из' строя, в значительной мере предопределяющей межремонтные сроки, то/ следует признать более разумным и'экономически выгодным применение в ответственных" уздах подшипников повышенной точности, несмотря на их высокую стоимость. Разумеется, это не значит, что во всех случаях следует применять прецизионные подшипники,' и не . освобождает конструктора от необходимости обеспечить долговечность подшипников правильной их установкой н смазкой. ;

В общем машиностроении чаще всего применяют подшипники классов Н, П, В. Прецизионные подшипники используют в специальных случаях (точные приборы, высокооборотные подшипниковые узлы).

ответственных подшипников скольжения (специальные прецизионные подшипники жидкостного трения рабочих и опорных валков прокатных станов, подшипники скольжения шестеренных клетей, крупных редукторов, рольгангов с групповым приводом толстолистовых станов, электрических машин главного привода прокатных станов и привода вспомогательных механизмов), тепловыделение в которых обычно превышает количество тепла, которое может быть отведено в окружающую атмосферу через стенки корпусов и крышки подшипников;

Замену консистентной смазки, заполняющей прецизионные подшипники оси 5 измерительного рычага, производят 1 раз в 2 года после разборки и тщательной промывки шарикоподшипников в чистом бензине.

Цифры на первый взгляд довольно убедительно говорят в пользу применения подшипников малой точности, однако такой вывод нередко является близоруким. Если учесть, что износ и повреждения подшипников качения являются одной из наиболее частых причин выхрда машин из' строя, в значительной1 мере предопределяющей межремонтные сроки, то следует признать более разумным и1 экономически выгодным применение в ответственных узлах подшипников повышенной точности, несмотря на их высокую стоимость. Разумеется, это не значит, что во всех случаях следует применять прецизионные подшипники, и не освобождает конструктора от необходимости обеспечить долговечность подшипников правильной их установкой и смазкой.

В общем машиностроении чаще всего применяют подшипники классов Н, П, В. Прецизионные подшипники используют в специальных случаях (точные приборы, высокооборотные подшипниковые узлы).

Нормы точности вращения шпинделей станков в отношении допускаемого радиального и осевого биений обычно лежат в пределах от •0,005 до 0,03 мм (в большинстве случаев — от 0,01 до 0,02 мм). Этому соответствуют классы точности подшипников А, АВ, С, СА, В, ВП и П по ГОСТ 520-45 в зависимости от заданного предела точности и конструкции узла. Ещё более высокой точности требуют высокоскоростные сверхпрецизионные подшипники для гироскопических приборов, применяемых для судо- и самолётовождения.

Подшипники качения, применяемые в станкостроении (и в других отраслях машиностроения), изготовляются с весьма жёсткими допусками и с тщательной отделкой рабочих поверхностей. Однако необходимыми условиями для полного устранения вибраций шпинделей являются отсутствие зазоров между шариками и желобами, а также уменьшение начальных упругих деформаций валов. Этим условиям удовлетворяют прецизионные подшипники с предварительным натягом. За последние годы предварительный натяг получил применение и для роликоподшипников в автомобилестроении [7, 8, 11, 14, 15].

Центры токарных станков, зажимные кулачки, кулачки сверлильных патронов, направляющие втулки, прижимные ролики на револьверных станках, прецизионные подшипники на револьверных и шлифовальных станках, криволинейные направляющие, сверлильные кондукторы, направляющие с резьбой, опорные части, упорные болты, упоры, защелки, ножи бесцентровых шлифовальных станков, диски и ролики для накатывания, направляющие для ленточных пил, опорные призмы для весов, тисочные губки, подшипники тяжелых двигателей, лопасти пескометов, сопла и вентили клапанов для распылителей, впускные сопла и распылители для турбин, форсунки для дизелей, изложницы для литья под давлением, контакты для телеграфных аппаратов

Центры токарных станков, зажимные кулачки, кулачки сверлильных патронов, направляющие втулки, прижимные ролики на револьверных стайках, прецизионные подшипники на револьверных и шлифовальных станках, криволинейные направляющие, сверлильные кондукторы, направляющие с резьбой, опорные части, упорные болты, упоры, защелки, ножи бесцентровых шлифовальных станков, диски и ролики для накатывания, направляющие для ленточных пил, опорные призмы для весов, тисочные губки, подшипники тяжелых двигателей, лопасти пескометов, сопла и вентили клапанов для распылителей, впускные сопла и распылители для турбин, форсунки для дизелей, изложницы для литья под давлением, контакты для телеграфных аппаратов

и приборостроении (центра токарных станков, прецизионные подшипники, ножи

служить система автоматического регулирования уровня жидкости: при увеличении (уменьшении) расхода жидкости поплавок перемещается и замыкает верхний (нижний) контакт. Двигатель изменяет положение задвижки, к-рая увеличивает (уменьшает) приток жидкости. В этом случае установившееся состояние при любом расходе жидкости имеет место только для одного значения регулируемой величины, соответствующего нейтральному положению реле. АСТАТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБбР - электроизмерит. прибор (амперметр, вольтметр и др.), измерит, механизм к-рого выполнен т.о., что на положение подвижной части (показания прибора) не влияет внеш. однородное магн. поле. Применяется гл. обр. для прецизионных измерений в электрич. цепях пост, и перем. тока.

ЁМКОСТНЫЙ ДАТЧИК,- ёмкостный измерительный преобразовател ь,— преобразователь неэлектрич.^величин (уровня жидкости, усилия, давления, вла"жности, состава и др.) в значения электрич. ёмкости. Конструктивно Е. д. представляет собой плоскопараллельный или ци-линдрич. электрич. конденсатор, у к-рого при измерении меняется зазор между пластинами или площадь их взаимного перекрытия. Ё. д. применяют преимущественно для прецизионных измерений механич. перемещений. См. Измерительный преобразователь.

Периодический характер структурных изменений, впервые выявленный в работе [76], затем был зафиксирован в целом ряде работ для различных условий трения [26, 77, 78]. Большинство авторов связывают такой вид зависимости с периодическим разрушением поверхностного слоя и отмечают зависимость времени (числа циклов, пути трения), за которое материал проходит всю стадию от упрочнения до разрушения, от внешних условий трения. Проявление периодического характера процесса обнаружено по изменению микро- [76] и макронапряжений [77], электросопротивления [103], величины блоков [78], микротвердости [26, 122]. Соответственно и внешние характеристики трения, такие, как коэффициент трения и интенсивность износа, также могут периодически изменяться. Для тяжелых условий трения периодический характер изменения износа может быть выявлен обычным весовым методом [26, 136], для более легких режимов выявление периодического характера изменения силы трения стало возможным только путем прецизионных измерений [79]. Сказанное выше в равной степени относится как к основному материалу (большинство исследований выполнено на сталях), так и к пленкам вторичных структур, образующихся в процессе трения. При тяжелых режимах работы, связанных с повышением температуры на контакте (например, при нестационарном тепловом нагружении), наблюдается периодическое изменение структуры, обусловленное не только действием повторного циклического нагружения, но и циклическим изменением температуры трения, приводящим к фазовым превращениям на контакте, которые также носят циклический характер. В результате наблюдается четко выраженная периодичность изменения износа от числа торможения [136].

В последние годы созданы совершенные криостаты для испытаний на растяжение при температуре жидкого гелия [1]. Однако возможности низкотемпературной техники необходимо расширять. Разработка оборудования для прецизионных измерений, освоение космоса, фундаментальные исследования процесса деформации — прогресс в этих областях науки и техники невозможен без данных о свойствах материалов при температурах ~0 К.

Следствием всего этого будет то, что первичная электрическая величина (в виде тока или напряжения), вызванная непосредственно механическими изменениями (например, ток при пьезоэлектри-' ческом эффекте, индуцированное напряжение при генераторном маг-нитоупругом эффекте), будет пропорциональна не силе F, а ее производной по времени dF/dt. Чтобы получить выходной сигнал, пропорциональный силе, необходимо устройство для непрерывного интегрирования по времени. Однако, ввиду того что интегрирующие устройства, работающие на чисто электрич'еских принципах, невозможно выполнить для граничной частоты, равной нулю, генераторный преобразователь непригоден для прецизионных измерений квазистатических сил.

В будущем, возможно, приобретут большое значение и другие принципы преобразования, но при существующем состоянии силоизмерительной техники датчики с тензорезисторами обеспечивают наилучшие возможности для решения задач прецизионных измерений.

К группе тензочувствительных материалов с К'= 2,0 принадлежат константан, манганин, нихром и карма. Здесь они перечислены в порядке возрастания температурного коэффициента удельного сопротивления. По этой причине для прецизионных измерений в большинстве случаев применяется константан, который имеется в продаже в виде материала с особыми свойствами специально для тензометрии (например, по ГОСТ 492—52). Применение нихрома рекомендуется прежде всего для диапазона повышенных рабочих температур, в то время как карма (наряду со сплавом 479) применяется преимущественно для чувствительных элементов в виде натянутой проволоки, что обусловлено высоким допустимым напряжением этого материала.

Квазистатическая градуированная характеристика получается из зависимости сила — деформация упругого элемента и уравнения моста (3.61). Хотя она линейна с хорошим приближением, для задач прецизионных измерений учитывают и остаточную систематическую погрешность линейности. В этом случае для исследования разлагают весь процесс преобразования на элементарные процессы: Разделение силы в упругом элементе и селекторе Селекторы (особенно мембраны) отводят часть измеряемой силы F, так что на упругий элемент действует меньшая сила Fy • Возможная нелинейность связи между F и FV 'может учитываться разложением в ряд

Обобщая, следует сказать, что, несмотря на весь прогресс, технически надежное получение очень больших постоянных времени, которые необходимы для настоящих квазистатических прецизионных измерений, невозможно. Однако можно без затруднений

Пьезоэлектрические кварцевые датчики подходят прежде всего для динамических измерений при высоких температурах или при малых объемах для размещения датчика. При динамических измерениях сил получаются лишь небольшие систематические погрешности благодаря очень большой жесткости датчиков. Статическая градуировка, имеющая важное значение, всегда может быть гарантирована с помощью современной усилительной техники. Благодаря этому в измерении сил кварцевые датчики занимают прочное место, причем положение их укрепляется благодаря совершенствованию технологии изготовления датчиков и усилительной аппаратуры. Трудности из-за требуемых больших сопротивлений изоляции возникают также при измерениях в очень влажной окружающей среде. Хотя кварцевые датчики в принципе очень хорошо подходят для прецизионных измерений, на практике это не всегда можно использовать.

Из табл. 1 следует, что наиболее точными являются виброчастотные датчики с электромеханическими резонаторами — струнные и вибростержневые, и тензорезисторные с металлическими преобразователями, которые являются наиболее распространенными. Преимуществом виброчастотных датчиков является возможность телепередачи измерительной информации на весьма большие расстояния без применения специальных дорогих устройств и каналов связи. Эти датчики удобны для прецизионных измерений (0,1—0,5% от измеряемой величины, или 0,04—0,25 % от верхнего предела измерения), а также для случаев, когда необходима автоматическая обработка больших массивов информации.