SU1605271A1 - Device for determining spent service life of articles - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и позвол ет определ ть израсходованный ресурс объектов, эксплуатируемых в услови х усталостного разрушени . Цель изобретени  - расширение области применени  устройства путем определени  малоциклового усталостного ресурса. Устройство содержит датчик 1, усилитель 2, амплитудные детекторы 3 и 4, блоки 5 и 6 сравнени , одновибраторы 7 и 8, аналогоцифровой преобразователь 9, блок 10 нелинейного преобразовани , элемент 11 задержки, накапливающий сумматор 12 и индикатор 13. Устройство позвол ет определить суммарный израсходованный ресурс объекта в темпе процесса накоплени  поврежений. 1 ил.The invention relates to automation and computing technology and allows determining the consumed resource of objects operated under fatigue failure conditions. The purpose of the invention is to expand the field of application of the device by determining the low-cycle fatigue life. The device contains a sensor 1, an amplifier 2, amplitude detectors 3 and 4, blocks 5 and 6 comparisons, one-shot 7 and 8, analog-digital converter 9, block 10 non-linear conversion, delay element 11, accumulating adder 12 and indicator 13. The device allows to determine the total consumed resource of the object at the pace of damage accumulation. 1 il.

Description

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам для регистрации, и может быть использовано в системах контроля израсходованного ресурса энергетических объектов.The invention relates to automation and computer technology, in particular to devices for registration, and can be used in monitoring systems of the consumed resource of energy objects.

Целью изобретения является расширение области применения устройства путем определения малоциклового усталостного ресурса.The aim of the invention is to expand the scope of the device by determining low-cycle fatigue life.

На чертеже представлена структурная схема устройства для определения ресурса изделия.The drawing shows a structural diagram of a device for determining the resource of the product.

Устройство содержит датчик 1, усилитель 2, амплитудные детекторы 3 и 4, блоки 5 и 6 сравнения, одновибраторы 7 и 8, аналого-цифровой преобразователь 9, блок 10 нелинейного преобразования, элемент 11 задержки, на- 2θ капливающий сумматор 12 и индикатор 13.The device comprises a sensor 1, an amplifier 2, amplitude detectors 3 and 4, comparison units 5 and 6, single vibrators 7 and 8, an analog-to-digital converter 9, a nonlinear conversion unit 10, a delay element 11, a 2θ accumulating adder 12, and an indicator 13.

Датчик 1 предназначен для преобразования упругих деформаций исследуемого объекта в электрическое напряже— 25 ние, усилитель 2 - для усиления сиг- ’ нала, поступающего от датчика, амплитудный детектор 3 — для выделения и запоминания максимальных значений сигнала на выходе усилителя 2, амплитуд— ный детектор 4 - для выделения и запоминания минимальных значений сигнала на выходе усилителя 2, а блок 5. сравнения — для сравнения аналоговых сигналов, поступающих на его входы с выходов усилителя 2 и амплитудного детектора 3,Sensor 1 is designed to convert the elastic deformations of the test object to electrical voltage — 25, amplifier 2 — to amplify the signal coming from the sensor, amplitude detector 3 — to isolate and store the maximum signal values at the output of amplifier 2, and amplitude detector 4 - for highlighting and storing the minimum values of the signal at the output of amplifier 2, and block 5. comparison - for comparing analog signals received at its inputs from the outputs of amplifier 2 and amplitude detector 3,

Блок 6 сравнения предназначен для сравнения аналоговых сигналов, поступающих на его входы с выходов усили- дд теля 2 и амплитудного детектора 4, одновибраторы 7 и 8 - для формирования управляющих импульсов фиксированной длительности, аналого-цифровой преобразователь 9 - для преобразования разности потенциалов на его первом и втором входах в цифровой код.Comparison unit 6 is intended for comparing the analog signals arriving at its inputs from the outputs of amplifier 2 and amplitude detector 4, single-vibrators 7 and 8 - for generating control pulses of a fixed duration, analog-to-digital converter 9 - for converting the potential difference at its first and second inputs to the digital code.

Блок 10 нелинейного преобразования предназначен для преобразования входных годов, пропорциональных амп— литуде цикла нагружения, и выходных кодов, пропорциональных израсходованному ресурсу за текущий цикл нагружения .Block 10 nonlinear conversion is designed to convert input years proportional to the amplitude of the loading cycle, and output codes proportional to the consumed resource for the current loading cycle.

. Элемент 11 задержки предназначен _ для задержки сигнала управления накапливающего сумматора 12 на время, необходимое для срабатывания блока 10. нелинейных преобразований, накапливающий сумматор 12 — для вычисления суммарного израсходованного ресурса за все предыдущие циклы и запоминания его, а индикатор 13 - для индикации суммарного израсходованного ресурса.. The delay element 11 is intended _ to delay the control signal of the accumulating adder 12 by the time required for the operation of the non-linear transformation unit 10. The accumulating adder 12 is used to calculate the total consumed resource for all previous cycles and remember it, and indicator 13 is used to indicate the total consumed resource .

Датчик 1 может быть выполнен, например, на базе тензометрического датчика, аналого-цифровой преобразователь 9 — на интегральной микросхеме KI 11ПВ1А,а преобразователь 10 кодов — на интегральной микросхеме .КР556РТ4.Sensor 1 can be performed, for example, on the basis of a strain gauge sensor, analog-to-digital converter 9 - on the integrated circuit KI 11ПВ1А, and converter 10 codes - on the integrated circuit .КР556РТ4.

Работа устройства для определения ресурса изделия основана на том, что срок службы объекта или количество циклов нагружения для разрушения связаны функциональной зависимостью с амплитудой циклов нагруженияThe operation of the device to determine the resource of the product is based on the fact that the service life of the object or the number of loading cycles for destruction is connected by a functional relationship with the amplitude of the loading cycles

Ν_ρ = ί(Λ6), гдеΝ _ρ = ί (Λ6), where

количество циклов нагружения до разрушения;number of loading cycles to failure;

амплитуда циклов нагружения, которая определяется эмпири чески.amplitude of loading cycles, which is determined empirically.

В реальных условиях эксплуатации, при которых амплитуда циклов нагружежения непостоянна во времени, израсходованный ресурс определяется следующей зависимостьюUnder real operating conditions, in which the amplitude of the loading cycles is not constant in time, the consumed resource is determined by the following dependence

R = ηR = η

ι«=Οι "= Ο

RoRo

где R - оценка относительного израсходованного ресурса;where R is the estimate of the relative consumed resource;

Ry оценка полного запаса ресурса для контролируемого объекта;Ry estimate of the full stock of the resource for the controlled object;

Np- предельное количество циклов, ¹ Подобных ί—му, до разрушения; ΐ - номер цикла изменения механической нагрузки;Np is the maximum number of cycles, ¹ Similar to ί — mu, before destruction; ΐ - cycle number of mechanical load change;

η - общее количество циклов изменения механической нагрузки. Устройство работает следующим обграэом.η is the total number of cycles of change in mechanical load. The device operates as follows.

Динамическая нагрузка в виде случайного нестационарного процесса S(t) воспринимается датчиком 1 и преобразуется им в электрический сигнал, который после усиления в усилителе 2 поступает на информационные входы амплитудных детекторов 3 и 4 и блоков 5 и 6 сравнения. Амплитудный детектор 3 функционирует следующим образом, На отрезках реализации процесса S(t), где этот процесс является возрастающим, сигнал на выходе амплитудного детектора 3 повторяет сигнал на его информационном входе. При достижении входным сигналом максимального значения на выходе детектора 3 фиксируется его значение и сохраняется при последующем убывании входного сигнала. По сигналу, поступающему на управляющий вход блока 3, осуществляется его сброс с тем, чтобы он 'смог зафиксировать следующий максимум,^ если его амплитуда окажется меньше, чему предыдущего. С выхода амплитудного детектора 3 сигнал поступает на первый вход аналого-цифрового преобразователя 9 и на второй вход блока 15 5 сравнения.The dynamic load in the form of a random non-stationary process S (t) is sensed by the sensor 1 and converted by it into an electric signal, which, after amplification in the amplifier 2, is fed to the information inputs of the amplitude detectors 3 and 4 and comparison units 5 and 6. The amplitude detector 3 operates as follows, On the segments of the process S (t), where this process is increasing, the signal at the output of the amplitude detector 3 repeats the signal at its information input. When the input signal reaches its maximum value at the output of the detector 3, its value is fixed and stored during a subsequent decrease in the input signal. The signal received at the control input of block 3 carries out its reset so that it can fix the next maximum, if its amplitude is less than the previous one. From the output of the amplitude detector 3, the signal is supplied to the first input of the analog-to-digital converter 9 and to the second input of the comparison unit 15 5.

Работа амплитудного детектора 4 сострит в следующем. На тех отрезках реализации процесса S(t), где этот процесс убывает, сигнал на выходе ам- 20 гшитудного детектора 4 повторяет сигнал на его информационном входе. При достижении входным сигналом минимального значения на выходе детектора 4 фиксируется это значение и сохраняет- 25 ся при последующем возрастании входного сигнала. По сигналу, поступающему на управляющий вход блока 4, осуществляется его сброс с тем, чтобы он смог зафиксировать следующий мини- 30 мум в случае, если его амплитуда будет меньше, чем у предыдущего. С выхода амплитудного детектора 4 сигнал поступает на второй вход аналого-цифрового преобразователя 9 и на второй вход блока 6 сравнения. После прохождения максимума входного сигнала появляется рассогласование на входах блока 5, которое приводит к изменению состояния на его выходе. С выхода блока 5 сравнения сигнал поступает на вход одновибратора 7, формирующего управляющий импульс фиксированной длительности, который поступает на второй вход амплитудного детектора 4, 45 осуществляя его сброс. После прохождения минимума входного сигнала появляется рассогласование на входах блока 6, которое приводит к изменению состояния на его выходе. Сигнал с вы— jq хода блока 6 сравнения, поступает на вход одновибратора 3, формирующего управляющий импульс, который поступает на вход запуска аналого-цифрового преобразователя 9, После этого в бло- 55 ке 9 осуществляется аналого-цифровое преобразование разности сигналов, со— · ответствующих максимальному и минимальному значениям входного аналого вого сигнала на один цикл. Сигнал окончания преобразования блока 9, формирующийся по окончании аналого-цифрового преобразования, поступает на элемент 11 задержки и на управляющий вход амплитудного детектора 3, осуществляя его сброс. Сформировавшийся в результате аналого-цифрового преобразования цифровой код с информационных выходов блока 9 поступает на входы блока 10, на выходах которого формируется цифровой код, пропорциональный ’израсходованному ресурсу за текущий цикл нагружений. С выходов блока 10 кодовые сигналы поступают на информационные входы накапливающего сумматора 12, в котором осуществляется суммирование израсходованного ресурса за все предьщущие циклы нагружения. С выходов накапливающего сумматора 12 информация поступает на индикатор 13.The operation of the amplitude detector 4 will sap in the following. On those segments of the process S (t) where this process decreases, the signal at the output of the amplitude detector 4 repeats the signal at its information input. When the input signal reaches the minimum value at the output of the detector 4, this value is fixed and saved during the subsequent increase in the input signal. The signal arriving at the control input of unit 4 is reset so that it can record the next minimum 30 mum if its amplitude is less than that of the previous one. From the output of the amplitude detector 4, the signal is fed to the second input of the analog-to-digital converter 9 and to the second input of the comparison unit 6. After passing through the maximum of the input signal, a mismatch appears at the inputs of block 5, which leads to a change in state at its output. From the output of the comparison unit 5, the signal is fed to the input of a single-vibrator 7, forming a control pulse of a fixed duration, which is fed to the second input of the amplitude detector 4, 45 by resetting it. After passing the minimum of the input signal, a mismatch appears at the inputs of block 6, which leads to a change in state at its output. The signal from the jq stroke of the comparison unit 6 is fed to the input of a single-vibrator 3, which forms a control pulse, which is fed to the start input of the analog-to-digital converter 9, After that, in block 55, the analog-to-digital conversion of the signal difference is performed, with— · corresponding to the maximum and minimum values of the input analog signal for one cycle. The conversion completion signal of block 9, which is formed at the end of the analog-to-digital conversion, is fed to the delay element 11 and to the control input of the amplitude detector 3, resetting it. The digital code formed as a result of the analog-to-digital conversion from the information outputs of block 9 is fed to the inputs of block 10, the outputs of which generate a digital code proportional to the consumed resource for the current load cycle. From the outputs of block 10, the code signals are fed to the information inputs of the accumulating adder 12, in which summation of the consumed resource for all previous loading cycles is performed. From the outputs of the accumulating adder 12 information is supplied to the indicator 13.

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Устройство для определения израсходованного ресурса изделия, содержащее датчик, блок нелинейного преобразования, выход которого соединен с информационным входом накапливающего сумматора, выход которого подключен к входу индикатора, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства путем определения малоциклового усталостного ресурса, в него введены усилитель, первый и второй амплитудные детекторы, первый и второй блоки сравнения, первый и второй одновибраторы, аналого-цифровой преобразователь и элемент задержки, выход которого соединен с управляющим входом накапливающего сумматора, выход датчика через усилитель подключен к информационным входам первого и второго амплитудных детекторов и к первым входам первого и второго блоков сравнения, выход первого амплитудного детектора соединен с первым информационным входом аналого-цифрового преобразователя и с вторым входом первого блока сравнения, выход которого через первый одновибратор подключен к управляющему входу второго амплитудного детектора, выход которого соединен с вторым входом аналого-цифрового преобразователя и вторым входом вто—A device for determining the consumed resource of a product containing a sensor, a nonlinear conversion unit, the output of which is connected to the information input of the accumulating adder, the output of which is connected to the indicator input, characterized in that, in order to expand the scope of the device by determining the low-cycle fatigue resource, it is introduced amplifier, first and second amplitude detectors, first and second comparison units, first and second single vibrators, analog-to-digital converter and delay element and, the output of which is connected to the control input of the accumulating adder, the output of the sensor through the amplifier is connected to the information inputs of the first and second amplitude detectors and to the first inputs of the first and second comparison units, the output of the first amplitude detector is connected to the first information input of the analog-to-digital converter and to the second the input of the first comparison unit, the output of which through the first one-shot is connected to the control input of the second amplitude detector, the output of which is connected to the second input of the analog to-digital converter and a second input of secondary 7 1605271 8 рого блока сравнения, выход которого через второй одновибратор подключен к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя, информационный выход которого соединен с входом бло ка нелинейных преобразований, управляющий выход аналого-цифрового преоб разователя подключен к входу элемен та задержки и управляющему входу пер вого амплитудного детектора.7 1605271 8th comparison unit, the output of which through the second one-shot is connected to the control input of the analog-to-digital converter, the information output of which is connected to the input of the nonlinear conversion unit, the control output of the analog-to-digital converter is connected to the input of the delay element and the control input of the first amplitude detector.