close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Открытие разной информативности осей координат в системах отсчёта геометрических величин деталей машин и приборов..pdf

код для вставкиСкачать
УДК 531.7:621
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 3 (93) 2010
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ,
МЕТРОЛОГИЯ
И ИНФОРМАЦИОННОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
И СИСТЕМЫ
В. И. ГЛУХОВ
Омский государственный
технический университет
Доказывается, что три оси координат прямоугольной декартовой системы, применяемой
в машиностроении, отличаются по функциональному назначению, названному
информативностью, что выражается в разном числе линейных и угловых координат,
отсчитываемых от каждой оси, при задании расположения элементов деталей. Введение
в практику проектирования, в том числе автоматизированного, информативности осей
координат позволит повысить геометрическую точность деталей машин и приборов.
Ключевые слова: детали машин и приборов, системы координат, геометрические
величины, информативность осей координат, линейные и угловые координаты элементов
деталей.
Системы координат деталей применяются в технологии машиностроения на основе теории базирования, разработанной российскими учеными [1] в середине двадцатого века, и стандартизованы в ГОСТ
21495-76 «Базирование и базы в машиностроении» [2].
Без обозначения осей координат не может обойтись
ни один станок с числовым программным управлением (ГОСТ 23597-79) [3], ни одна координатно-измерительная машина, ни одна компьютерная система
трёхмерного автоматизированного проектирования.
Оси координат деталей материализуются, как
правило, комплектами трёх баз: основных констру-
кторских – для рассматриваемой детали и вспомогательных конструкторских–для каждой присоединяемой детали. Одна база может лишать рассматриваемую или присоединяемую деталь одного или
нескольких линейных и угловых движений, или степеней (ст) свободы, суммарное количество которых
является характеристикой базы, назовем её информативностью базы. Для исключения избыточного
базирования деталей, суммарная информативность
одного комплекта баз не должна превышать шести
степеней свободы, лишаемых базами: трёх поступательных линейных перемещений (л) по трём взаимо-
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ, МЕТРОЛОГИЯ И ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ
ОТКРЫТИЕ РАЗНОЙ ИНФОРМАТИВНОСТИ
ОСЕЙ КООРДИНАТ В СИСТЕМАХ
ОТСЧЁТА ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
ДЕТАЛЕЙ МАШИН И ПРИБОРОВ
193
<
A
Y
>t
,
^
<
Y
>J
z
s
I
'=
's
s
6)
a)
Pnc. 1. Cucreubl
KoopArrHar npugMarutrecKoi
Aeraln,
Marepr{a,ru3oBaHrrbre
KoMna'eKToM TexHoa,oriruecrux
6as{a)
n KoM[^eKToM
ocHoBHbrx KoHcrpyKTopcKnx
6ag(6)
Pnc.2. Mo4ear KoMrrIeKTa peaa.bHbrxKoucrpyKTopcKrrx 6ar 4eraau
s
6
ui
s
o
o
o
o
s
rrepneHAlrKy -flpHr,rM HarrpaB^eHr4rM r4 Tpex yTAoBLIX
roBoporoB (y) uorpyr err4x HarpaB^eHr4fir saAaBaeMbrx
LrTex
ocsMu KoopMHaT, 6e3 Ay6^r4poBaHr4rr6a3aMr4oAHrTD(
x(eABwKeHvrz.
Kounrrer<r rprlx nrrocxzx 6a3 (pr4c. 1) uox<er.,rrzruarl
Aera b rilecrrz crerreHeft cBo6oAbr, e c^u cyMMapHarr LrHQopuarunuocrb 6a3 paBna ruecru (6cm). 3ro osHaqaer,
rrro ro^lKo oAHa n^ocKafl 6a3a A3 roltn.rr.er:ra Mo)KeT
rrMerL, MaKcrrMa^bHyro uH@opMarrurBHocrb 3cm r ALlrIIamrqyro AeTaAbrpex creleHefi cBo6oAr,r: oAHoro Ar{HefiHoro repeMerqeHrrff ( Ia/ no nopua",ur K 6a3e r,rAByx yr oBbrx roBoporoe (2y) BoKpyr B3aHMorrepleHArrKy rpHr,rx HarrpaB^eHr4fi, pacrro^o)KeHHbrx B rr^ocKocTl4 6a3bl:
3cm: 1n*2y. Basa E2 c r.rH$opMarlaBgocrblo 2cm wtrxaer Aera^b AByx crerreEerz cBoooAbr: oAHoro Ar4HefrHoro
repeMerqeHr4a (la) uo 6ase A3 u o4uoro yraoBoro rloBopora (1y) BoKpyr HopMa u K 6ase A3: (2cm:l.t*1y),
nepneHMKyecan 6asa 52 pacnorro;xeHa HoMLlHaLLbHo
ralxeHrze
IrpHo 6ase A3. Ha 4orlro 6asr,t B 1 ocraercs
- OAHOTOj\l4A,eTa r4 TOA6KOOAnOft CTeleHr.r CBO6OAbT
neftuoro nepeMertreHuq (-la) no 6ase A3 r4oar,6asur 52,
ecara 6asa B1 uolrzsaaluo pacrrolo)KeHa nepleHpKyrpHo 6asaMA3 u 62. Cle4oeare^EHo, KoMrr eKTTpex
B3afiMolep[eHAlrKy
spHr,rx rrAocKEX 6as A3E2B1 ue
6y4er coa4aBarb rr36brrorrnocrrr 6aarzponanraf, Aera-
Ar4 HIi rro o6qeuy qrurcly lr4rrraeMbrx creueHeft cso6oAEr, Hr{ no rrt4cly Al{HeftHlrx r4 yrloBbrx 4nz:reunri:
6cm: (1t*2y)* (lir* Ly)* 1n:3t-r3y.
Korrnaex'r rpex naocrrzx 6a3 Marepr4alrr3yer rprr
KooppHarur,re rllocKocrr{ AeKaproBorz [prMoyrol.L,Holi
cvcreMbr KoopguarAeralr4
OXW, xoropaa neo6xo4ralra
4lr-fiorcqera reoMerpr4qecKr4x BeIr4qr4HAeralr4. llpu groM
pa3lr4rrHaq r4H$opMarnBHocrr, 6ag KoM[IeKTa orrpeAeAger pa3lxrrnyro rznSopMarrrBHocrl, KoopArrHarHbrx
naocroc:reft ckrcreMEr KoopMHar. Toalr<o oAHa 6a3aA3
vg KoMn eKTa 6a3 o6pa3yer KoopAuHarHyro rrlocKocrL,
OXYc rrarcurua-lrluofi rzu$opuarunHocrbro
3cm, n rrooroMy oHa He 6y4er ulrerr Hfi oAHoro orK oHeHr4fipacIIOAO)KCHI4f
OTHOCI.ITEAbHO
STOI;I KOOPMHATHOfi
II
OC-
Kocrr4: EPo: Qt*2y)^o*- (1a+2y):0cm (puc.2). Easa
62 rpa:rrzr na o6pasonauue KoopAvHaruori nao-cxocrz
OXZ qne cBoLtx creneHr4 cBo6oAbr( 1a.* 1y), coo6fiIafi eri
nnQoprrrarnnnocrs 2cm, r.r y 6asu coxpaHsercs o4rro
yr^oBoe orK^oHeHr4e pacllo^o)KeHI.fr EPa : ( 1tr* 2y ) ^*- ( 1a+ tyl: 1, ornocr4Teabuo KoopAAHarHorZrrlocKocrr4
OXY c MaKcuMaAF,Hofi nn@opuarilBHocrbro 3cm, lar'vt
6agrrA3, r.e. 9001AEX. 6asa B1 pacxoAyerHa o6pa3oBaHne KooppHarHoft
nlocKocrra OYZ rolbKo oAHy lranefilrylo creneHb cBo6oAr,r (1a), o6ecuevr4B erl r.rHQopMaTrrBHocrF,1cm, ny 6aelt coxpaHflercfl ABayrloBbrx orK-
-
4f<\
,5'
\
,^
,ott'
..'2
),2
Prc.3. I4nQopuarlBHocrb
rr^ocKocreft n ocei
cucTeMbr KoopAr.rHaT AeTaJ\|,I.
AeKapToBoR npsMoyrolbHoi
Illxdarr
4ar orcqeTa rp€x ^fiHefiHbrx
rr Tpdx yn oBbrx KoopAnHaT gIeMeHToB AeTalrr
AoHeHf pacnoAo)KeHI4r : EII u : ( 1t+ 2y ) ^o,* h: 2y, r. e.
orKAoHeHfifi oT nepleHAr4Ky^ffpHocTu 9Ou+AEY u
900LAEZ orHocrrrellHo
6as A3 n 82. Tarurvt o6pa3oM,
cyMMapHafl uH$opMarr.BHocrE, Tpex KoopAHHarHErx
n^ocKocrerl IIp o crpaHcrB eHHorl fl prMoyroALHor;1
cI4CTeMbrKOOpMHaTT
MaTepUa I{3OBaHHaSKOMTT
eKTOM
6as z pannaq urecrl4 r{ilraeMbrx creneHeft cBo6oAr,r
(6cm:3cm-l2cmi
1cm) , rro3Bo^rer 3aAaBarr, B Herl pacrrolorKeHr4e lro6oro errelreHTa Aeralu c noMorrlr,ro [recrH KoopAr4Har(puc. 3):
orHocrrre^rHo KoopMHarnori naocrocrvt OXY c vtu3 cm - o4ny rrzueftuyro KoopAl4uary
Sopuarunuocrrro
Z u 4se yrloBbrx Koopguarbr axvFv,
orHocrarell'Ho KoopArrHarHori rnocrocrn OXZ c llr-lQopr'rarranuocrbrc) 2 cm oAfryAnneftnyro KoopAr{Hary
Yu o4ny 1.ra,oB)ruoKoopAl4Hdry yzi
orHocr{Te^}Ho KoopAfi HarHoft ilAocKocru oYZ c r4H@oprrarrmHocrr,ro I cm - oArrylvHeftrryro Koopp;zHaryX.
Flepecer<aacr ilonapHo rro ilpflMr,rM r.rnrasM,Koopgo6paHarHL,re IIAocKo cTr.r p asnori unsopuarznHocTla
3yIOTTpI4 OCI4KOOpAIIHaTTKOTOpLIefiMeIOT TaKrKe pa3"^IrvHyro u u$opMarLrBHocrb:
oct X4 c r,rH$opMarrzBHocrF,ro 4 cm o6p azyror Koop MHarHbre [AocKocrt4 c t4H@opr\rarnnno crtrw*r 3cmv 2cm,
rorparr4B oAHyyr oByro creneHr, cBo6o,4u (/y/naycaoBr{e [eplreHAlrKy rpHocrr4 n rrocrocreft : 49n: ( 1I+ 2y ) +
+ ( 1t+ ly )- 1y: 2a* 2y. 3ro o gna.raer, r{To orHo clzre^rrHo
- ABeIr{HeIZHr're
ocz X4 uoxno saganarr 4 xoopguarbl
Y u Z uABe yrloBlre f 2 v Bue AByx B3avMoleprreHpKylrpHbrx KooppHarHr'rx rrlocKocrtx OX4Y2 u OX4Z;
oU, Y2 c r,rH$opMarr4BHocrblo 2cm o6pasrytor Koop3cm u 1cm,
Ar4HarHbrerr^ocxocru c rzn$oplrarureuocrrtrlu
rrorparrrB oArry yr oByro crereHb cBo6oa5t ( Iy) Ha yc^ou oArryAJ4HeI;lHyro
Br{e nepleHMKy
rpHocrr4 xocux4
crerreHb cBo6o6sr ( lai na uareprra^V 3arlzro Haqa a Koop4rluar 0, c^eAoBarel.E,:oo,2 cm: ( 1^+ 2y ) + ( 1t ) - ( 1y + 1a ):
:1t-1ly.
3ro osga.raer, qro orHocfiTelL,Ho ocvr Y2
MOX(HO3aAaBarb TOAL,KO
ABe KOOpAzHarbr - oAHy r4Heftnyro X n roopAulrarHoft rr^ocKocrn OX4Y2 u oAuY
yr^oByro clx B KoopMHarHoft lltvocroctld oY2Z.
ll o cr<orlr,xy cyMMapH ar uuQ op irrarzB Ho crF, AByx
ocefi X4ri. Y2 paeua urecrz, to zu$opMarrrBHocrr, Tperb-
eir ockr ZpaBHa Hy ro: 6cm:4cm*2cm*0cm.
Taxprrr o6pa3oMr B fipocrpaHcreeunoft rpexrrepnofi npaMoyrollnofi 6erap:rosoft cracreMe Kooppuar
Aeralr{ oAHa r{3
ocei, [epleHAnKy -npHarrKoop4,raHaruoft rvrocKocrlr c rrH@opuarrannocrr,ro 3cm, zlreer zn$opMarraBHocrb Ho r,
rI oTHOCI4TeAEHO
Hee HeAE3E 3AAaBaTbHLI Op,ttorl KOOpArrHarF,r- nn.u.ruerZnoft , nr.ryraoeoft .
B rpdxlrepnoM rrpocrpaHcrBe Aera;rrl Bce rprr ocfi
KOopAnHaT I{MeIOT MeTpoAOIttqecKyIO Harpy3Ky: OHII
HecyT IxKaAbr, xp aHErrlue eAraHnqy AALtHr,r- MrrA.I\Lruerp (urr) 4a.aorcuera rpdx araneftnr,rx roop4rana'r aro6ofi
TOr{KUA,eTaJ\I4:a6CqnCCr,rXr OpMHarF,r YU aIJIJ-L]4XaT]S
Z.
To.*ro rar;xe Bce rppl KoopAr{Harrrr,re rrlocKocrr Hecyr
yr^oBble rIIKaAr,r, xpaHff rrlue eAlrHrlrlbr yrrr,a (rpa4yc,
MIzHyry u ceryu4y)
AAfi orcrrera tpi:x yrloBbrx
KOOpAIaHaTC[,
r, BrryrenetreHToB Aeralr4 (puc. 3).
Brrro4rr
I . Orrprrra p a3lr4qHas r.rHQoplrar:uano crb rrerbrpe,
nRa v HoAr oceft AeKaproBoIZ nprMoyro^r'Hoft cv creMr,r
KOOpMHaT Aera eft , paBHa-flcyMMapHoMy rrplc^y ^r4HefiHFjX LI yTAOBbIXKOOpAUHaT,OTCr{r4TbrBaeMbrX
OTHOCT4TeAr,HOKOKAOft OCI4IIpV 3aAaHr4nIIOAOX(eHVSrZOpI4eHTarlrzrz3 eMeHToBAera eft.
2. I'apaHrrapyercs noBbrrxeHue reoMerpl4r{e cKoIi
ToqHocrr4Aeraleri 3a c.reT cr4creMHoro 3aAaHr4tAxHelzHbrx rr yr^oBL,rx KoopMHar g eMeHToBAera eft orHocr4TeAbHO OCeft KOOpAr4Har C MaKCLTMaAEHOft
r4HoOpMaTI4BHOCTbIO,
3. O:rrprrrze fiBlfercq HayrrHor;rocHoBofi AAs
paSpa6orKr4 cr4cTeMbrAorrycKoB Ha KoopMHr4pyrorque
pa3Mepbr 3 eMeHToB AeTaAefi, B Hacrorlqee BpeMs
HeCTaHAapTLISOBaHHOfi
.
4. faasHoft npoeKrlr4eft AeraAIz rrplr KoHcrpyl4poBaHrrt4 ffBAJreTCffnpoeKrlnq Ha KoopAr4HarHylo n^ocKOCTr,rB KOTOpOI1paCnO O)KeHE'rOCr{KOOpMHaT C r4HQoprrauzeuocrr,ro qerlrpe I{ ABa.
5. O6ecue.rrzBaercs Br,rcoKoe KaqecrBo rrpoA).Kqrzl4
Ha OCHOBeAOCTOBepHT,TX
MaTeMaMaIITT4HOCTpOeHTIE
TVTIECKI4X
MOACAEIZ
4ETA-IT.CTI A^.fi CLI CTCM ABTOMATV3I'I-
poBaHHoro rpoeKTr4poBaHuq KoHcTpyKrltlft 14TexHoAorr4qecKrax ilpoqeccoB, crzcreM c rrr4c^oBblM[porpaMyrrpaB^eHueM Mera,i\-/\ope)Kylrlzx craHKoB rr cucMHL,TM
s
o
o
o
s
Jn
o
o
s
s
s
s
o
o
s
s
;
s
=
s
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 3 (93) 2010
тем программного обеспечения методик выполнения
измерений на координатно-измерительных машинах.
координат и направлений движений. Общие положения.–М.:
Изд-во стандартов, 1993. –14 с.
Библиографический список
1. Балакшин, Б.С. Основы технологии машиностроения /
Б.С. Балакшин. –М.: Машиностроение, 1969.–358 с.
2. ГОСТ 21495-76 . Базирование и базы в машиностроении.
Термины и определения. – М.: Изд-во стандартов, 1982.–35 с.
3. ГОСТ 23597-79 (ИСО841-74). Станки металлорежущие с
числовым программным управлением. Обозначение осей
УДК 621.3.083.92
ГЛУХОВ Владимир Иванович, доктор технических
наук, профессор, заведующий кафедрой метрологии
и приборостроения.
Адрес для переписки: 644050, г. Омск, пр. Мира, 11.
Статья поступила в редакцию 01.06.2010 г.
© В. И. Глухов
А. А. ХРЯКОВ
Омский государственный
университет путей сообщения
ИЗМЕРЕНИЕ ТОКА В СЧЁТЧИКАХ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
ПОСТОЯННОГО ТОКА ПОДВИЖНОГО
СОСТАВА И ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ
В статье рассматриваются основные проблемы измерения постоянного тока в счетчиках
электрической энергии, анализируются причины приводящие к снижению точности
измерений, приводятся методы их устранения. Рассматривается метод повышения
точности измерений с применением системы коррекции смещения нуля в реальном
масштабе времени.
Ключевые слова: дрейф нуля, сигма-дельта АЦП, инструментальный усилитель.
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ, МЕТРОЛОГИЯ И ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ
В последнее время быстрыми темпами развиваются системы коммерческого и технического учёта
электрической энергии на железнодорожном транспорте. Одним из ключевых направлений является
учёт электрической энергии на тягу поездов постоянного тока. На данный момент существует несколько устаревших счётчиков электрической энергии с низким классом точности и несколько современных
электронных устройств [1]. Устаревшие модели счётчиков не имеют интерфейсов связи, что не позволяет
их использовать в автоматизированных системах
учёта, а современные устройства предназначены скорее для мониторинга энергосистем, так как имеют
низкий класс точности. В статье рассматриваются основные проблемы, возникающие при измерении постоянного тока в счетчиках электрической энергии.
Главным отличием счётчиков постоянного тока
от счётчиков переменного тока является то, что для
них основную информацию несёт постоянная составляющая. В этом случае ключевой проблемой аналогово-цифрового тракта становится дрейф нуля, так
как он оказывает влияние на точность измерений.
Данную проблему можно решить калибровкой нуля.
Однако интервал между поверками современных
приборов учёта должен составлять от 5 до 10 лет и без
применения методов компенсации смещения нуля в реальном времени трудно обеспечить заданную
точность в течение всего срока службы.
На рис. 1 приведена упрощённая структурная схема системы аналого-цифрового преобразования с коррекцией смещения нуля в реальном времени на основе
двух АЦП 5 и 6, работающих синхронно. В состав
196 системы входят два идентичных тракта измерения,
которые могут работать либо в режиме измерения
ошибки смещения нуля, либо в основном режиме с коррекцией ошибки смещения, вычисленной в предыдущем режиме. В режиме измерения ошибки смещения
нуля размыкается ключ 1 и замыкается ключ 3, обеспечивающий быстрое установление нулевого уровня на
входе АЦП 5. Дальнейшая обработка производится
на программном уровне. Селектором 7 данные направляются в низкочастотный фильтр 9 для выделения
постоянной составляющей, затем полученное значение с обратным знаком сохраняется в ячейке памяти 13. В режиме измерения ключ 1 замыкается, а ключ
3 размыкается. Полученные на АЦП 5 данные селектором 7 направляются в сумматор 14 для вычитания
ошибки смещения, хранящейся в ячейке памяти 13,
масштабируются в умножителе 17 для выравнивания
коэффициентов усиления каналов и поступают на селектор 19. Второй канал с АЦП 6 работает аналогично.
Применение двух синхронных каналов АПЦ,
работающих с перекрытием во времени позволяет
использовать в системе АЦП типа сигма-дельта, имеющие длительное время восстановления. Диаграмма,
приведённая на рис. 2, поясняет выше описанный
алгоритм работы системы. Период смены каналов
определяется скоростью дрейфа нуля системы. Если
учесть, что на смещение нуля наибольшее влияние
оказывает изменение температуры, то вполне
целесообразно выбирать период калибровки с учётом максимальной скорости изменения температуры
окружающей среды и термостабильности аналоговых входных цепей. Выходные данные каждого
канала домножаются на постоянные коэффициенты
К1 и К2, которые вычисляются при первоначальной
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа