Устройство для измерения силы

Устройство для измерения силы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ, содержащее основание, силовоспринимагацую опору, основную плиту, расположенную на образцовых динамометрах , отличающее-с я тем,, что, с целью повышения точности путем исключения злияния на образцовые динамометры неизмеряемых компонент. нагрузки, оно снабжено силовыми домкратами по числу образцовых динамоме .тров, датчиком перемещения основной плиты, блоком согласования, коль .девой обоймой с контрольными динамо метрами ,связанной с основанием,дополнительной плитой, выполненной в виде пирамиды, установленной на регулируемом гидростатическом подвесе в отв.ерс-тии основной плиты, выполненной в виде прямоугольного параллелепипеда с правильным многоугольником в основании , отверстие основной плиты выполнено в форме правильной усеченной пирамиды с углом при основании 45 и сторонами основания, параллельными и подобными сторонам;. основания па-, раллелепипеда, основная плита разме . щена на дополнительном гидростатическом подвесе в обойме, в которой перпендикулярно к канэдой боковой поверхности основной плиты установлено по одному контрольному динамометру последовательно с задатчиком силы, а каждый образцовый динамометр установлен на связанном с основанием силовом домкрате с совмещением их силовых осей, при этом силовая осв каждого образцового и соответствующего ему контрольного динамометров проходит через.геометрический центр тяжес (Л ти соответствуквдей боковой поверхности основной плиты, а каждый образцовый динамометр соединен с задатчиком давления соответствующего ему силового домкрата через блок согласования, с которым соединен датчик перемещения основной плиты, причем высота дополнительной плиты выбрана больше высоты отверстия основной плиты на веtsd личину максимального размера зазора 4; гидростатического подвеса в направ-ле|Иии , параллельном оси приложения О1 лы, а высота обоймы больше высоты плиты на величину заданной максимально допустимой деформации образцо00 вых ди амометров .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

$(51) G 01 L 1 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВ,К

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) . 3404016/18-10 (22) 02.03.82 (46) 23,06,83.Бюл. Р 23 (72) р .Â.Póìÿíöåâ и Я.С.Чаленко (53) 531.781(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 579546, кл. G 01 L 1/02, 1977.

2. Талалаев Г.А. Методическая погрешность измерения силы группой параллельно нагруженных датчиков. Измерительная техника, 1980, Р 4 с. 26-29 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СИЛЫ, содержащее основание, силовоспринимающую опору, основную плиту, распОложенную на образцовых динамометрах, о т л и ч а ю щ е е с я тем,. что, с целью повышения точности путем исключения влияния на образцовые динамометры неиэмеряемых компонент нагрузки, оно снабжено силовыми домкратами по числу образцовых динамометров, датчиком перемещения основной плиты, блоком согласования, коль:цевой обоймой с контрольными динамо"

:метрами, связанной с основанием,допол-. нительной плитой, выполненной в виде пирамиды, установленной на регулируе.мом гидростатическом подвесе в отверстии основной плиты, выполненной в виде прямоугольного параллелепипеда с правильным многоугольником в основании, отверстие основной плиты выпол„„gu„„1024753 неко в форме правильной усеченной пирамиды с Углом при основании 45 и сторонами основания, параллельными и подобными сторонам. основания па-. раллелепипеда, основная плита размещена на дополнительном гидростатическом подвесе в обойме, в которой пер" пендикулярно к каждой боковой поверхности основной плиты установлено по одному контрольному динамометру последовательно с эадатчиком силы, а каждый образцовый динамометр установлен на связанном с основанием силовом домкрате с совмещением их силовых осей, при этом силовая осв каждого образцового и соответствующего ему контрольного динамометров прохо- Я дит через. геометрический центр тяжести соответствующей боковой поверхности основной плиты, а каждый образцовый динамометр соединен с задатчиком С давления соответствующего ему силового домкрата через блок согласования, с которым соединен датчик перемещения основной плиты, причем высота дополнительной плиты выбрана больше вы- © соты отверстия основной плиты на ве- р е личину максимального размера зазора гидростатического подвеса в направле. )фЬ ,нии, параллельном оси приложения силы, а высота обоймы больше высоты плиты на величину заданной макси- С мально допустимой деформации обраэцо- Qg вых динамометров..1024753 Изобретение относится к измерительной технике.

Известно устройство, состоящее иэ корпуса и поршня, соединенных эластичной мембраной, и содержащее под поршнем камеру контрольного давления, соединенную с грузопоршневым маномет ром (1).

Однако из-эа эластичных свойств мембраны часть измеряемого усилия за" трачивается на деформацир мембраны, на трение между мембраной, корпусом и поршнем. Потеря точности в данном устройстве значительно увеличиваетоя с увеличением измеряемой силы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство, содержащее основание с установленными в нем образцовыми динамометрами, на которых расположена силопередающая плита.

Образцовые динамометры.при помощи прокладок, устанавливаемых под ними., выравнивают силопереданицую плиту так .что ее основание перпендикулярно к их силовым осям. На силопередающей плите установлена силовоспринимающая опора. Силовая ось силовоспринимаю щей опоры совпадает с осью симметрии силопередающей плиты. Прикладываемая к силовоспринимающей опоре сила измеряется путем суммирования показаний образцовых динамометров f2), Недостатками известного устройст-. ва являются низкая точность и недостаточные функциональные возможности.

Точность снижается за счет действия на каждый образцовый динамометр изгибающего момента и силы, направленной под углом к его силовой оси. Изгибаю. щий момент возникает за счет прогиба силопередающей плиты в точке приложения измеряемой силы, а сила, направленная под углом к силовой оси динамометра, — за счет перекоса плиты, вызванного разной величиной, деформа- ° ции образцовых динамометров. Функциональные воэможности устройства сужены вследстве того, что его нельзя применять для измерения силы в устройствах с рабочим пространством, имеющим малую высоту, из-за того, что образцовые динамометры располагаются в рабочем пространстве и занима. ют часть его высоты. Расположить об разцовые динамометры на большом рас. стоянии друг от друга и тем самым вы. нести их иэ рабочего пространства не представляется возможным в данном устройстве, так как это вызовет резкий дополнительный прогиб силопереда. кщей плиты, а следовательно, резкое снижение точности измерения силы.

Целью изобретения -является, повыше. ние точности путем исключения влияния на образцовые динамометры неиэмеряемых компонент нагрузки.

Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения силы, содержащем основание, силовоспринимающую опору, основную плиту, расположенную на образцовых динамометрах, снабжено силовыми домкратами по числу образцовых динамометров, датчиком перемещения основной плиты, блоком согласования кольцевой обоймой с конт рольными динамометрами, связанной с

10 основанием, дополнительной плитой, выполненной в виде пирамиды, установленной на регулируемом гидростатическом подвесе в отверстии основной пли1 ты, выполненной в виде прямоугольно 5 го параллелепипеда с правильным многоугольником в основании, отверстие основной плиты выполнено в форме правильной усеченной пирамиды с углом, при основании 45 и сторонами основа. о

20 ния, параллельными и подобными сторонам основания параллелепипеда, основная плита размещена на дополнительном гидростаТическом подвесе в обойме, в которой перпендикулярно к каждой боковой,поверхности основной плиты установлено по одному контрольному динамометру последовательно с задатчи.ком силы, а каждый образцовый динамометр установлен на связанном с основа" нием силовом домкрате с совмещением

З0 их силовых осей, при этом силовая ось каждого образцового и соответствующего ему контрольного динамометров npo" ходит через геометрический центр тяжести соответствующей боковой поверхности основной плиты, .а каждый образ. цовый динамометр соединен с эадатчи" ком давления соответствукщего ему силового домкрата через блок согласо. вания, с которым соединен датчик пе40 ремещения основной плиты, причем высота дополнительной плиты выбраиа больше высоты отверстия плиты íà se" личину максимального размера зазора гицростатического подвеса в направлении, параллельном оси приложейия силы, а высота обоймы больше высоты силопередающей плиты на величину заданной максимально допустимой деформации образцовых динамометров.

Точность устройства повышается за: счет отсутствия действия на каждый образцовый динамометр изгибающего момента и силы, направленной под углом к его силовой оси. Сила, направленная под углом к силовой оси образцового динамометра, ликвидируется за счет устранения перекоса. основной плиты, вызванного различной величиной деформации каждого образцового динамометра, а изгибающий момент - за

60 счет устранения прогиба основной плиты.

Различная величина деформации кажI дого образцового динамометра компенсируется различной высотой перемещения .65 соответствующего ему силового домкра1024753 та; в котором величина давления регулируется при помощи блока согласования таким образом, чтобы выходные сигналы всех образцовых динамометров соответствовали равному значению силы.,Равенство действующих на образцбвые динамометры сил свидетельствует об отсутствии перекоса плиты. Влияние прогиба основной плиты при измерении силы исключается эа счет заме- ны прогиба всей плиты проседанием в 10 гидростатическом подвесе дополнитель. ной .плиты относительно основной плиты и соответствующего расположения .образцовых дииамометров. Равнодействующая на каждую боковую поверхность 15 пирамидального выреза основной плиты сила направлена перпендикулярно к .этой поверхности и проходит через ее геометрический центр тяжести. Эта равнодействующая сила состоит из двух составляющихся силы, перпендику лярной к,основанию основной плиты и совпадающей с силовой осью образцо" вого динамометра, и силы, перпендику лярной к боковой поверхности основной плиты. Сила, перпендикулярная к боковой поверхности основной плиты, измеряется контрольным динамбметром и компенсируется регулировкой давления гидростатического подвеса обой-. мы. Таким образом, на образцовые динамометры не действует изгибающий момент, обусловленный прогибом основной плиты. На каждый образцовый динамометр действует только сила, направленная перпендикулярно к основанию М основной. плиты.

Функциональные возможности устройства расширяются эа счет того, что его можно применять для измерения си,лы в устройствах с малой высотой ра- 40 бочего пространства путем удаления образцовых динамометров из зоны рабочего пространства, так как расположение образцовыХ динамометров íà расстоянии больше, чем размеры рабочего пространства, не вызывает прогиба ос.. новной плиты.

На фиг. 1 представлено устройство для измерения силыу на фиг. 2 - вид

A на фиг. 1.

Устройство для измерения силы содержит основание 1, на котором установлены силовые домкраты 2 с образцовыми. динамометрами 3, Силовые оси силовых домкратов 2 и образцовых динамометров 3 совпадают и перпендикулярны к основанию 1. На образцовых динамометрах 3 перпендикулярно к их силовым осям расположенà DcíoBная плита

4, выпоюФенная в виде прямоугольного параллелепипеда с правильнйм многоугольником в основании, В основной плите 4 выполнено отверстие с боковыми сторонами 5. Отверстие имеет фор-., му правильно усеченной пирамиды с углом при .основании 45, осью симметрии, Я.совпадающей с осью, симметрии основной плиты 4, и сторонами основания, параллельными и подобными сторонам основания плиты 4, В отверстии основной плиты 4 с равными зазорами на регулируемом гидростатическом подвесе б расположена дополнительная плита 7, выполненная в виде пирамиды, подобной пирамиде в основной плите 4.

Высота пирамиды дополнительной плиты

7 больше высоты пирамиды, выполненной . в основной плите 4, на высоту максимального зазора гидростатического подвеса б в направлении, параллельном оси приложения .силы. Велинина зазора обычно не более 0,1 мм. На дополнительной плите 7 установлена силовоспринимающая опора 8, силовая ось которой совпадает с осью симметрии основной плиты 4 и дополнительной плиты 7. Основная плита 4 на дополнительном гидростатическом лодве се 9 помещена в обойму 10, высота которой больше высоты основной плитй 4 на величину максимально допустимой деформации образцовых динамометров 3, которая соответствует изменению его высоты при.действии на него силы, равной верхнему пределу диапазона измеряемых данным обраэцовь\м динамометром сил. Обычно эта величина не превышает 5-10 мм. Обойма 10 установле-. на на основании 1. Перпендикулярно к каждой боковой повЕрхности ll основной плиты 4 установлено по одному контрольному динамометру 12 последовательно с задатчиком 13 силы. Задатчики 13 силы укреплены на основании

1. Контрольные динамометры 12 и образцовые динамометры 3 установлены так, что силовая ось каждого из них проходит через геометрический центр тяжести соответствующей боковой поверхности 5 отверстия основной пли" ты 4. Электрический выход каждого контрольного динамометра 12 соединен с электроуправляющей частью гидравли. ческого задатчика 14 давления, который гидроприводом соединен с дополнительным гидростатическим подвесом б со стороны соответствующего ему контрольного динамометра 12. Электрический выход каждого образцового динамометра соединен с блоком 15 согласования, который, в свою очередь, соединен с задатчиком lб давления каждого силового. домкрата 2. Между основной плитой 4 и основанием 1 установлен датчик 17:относительного перемещения, электрически соединенный с блоком 15 согласования.

Измеряемая сила прикладывается по силовой оси силовоспринимающей опоры

8 и передается дополнительной плите

7, которая начинает. проседать в основ ной плите 4. Давление гидростатичес" кого подвеса б в этот момент регули .руется так, чтобы между дополнитель"

1024753 ной плитой 7 и основной плитой 4 существовал зазор. Измеряемая сила на дополйительной плите 7 раскладывается на несколько боковых сил, направленных . перпендикулярно к боковым оверхнос« тям этой плиты. Каждая из:этих боко 5 вых сил передается на основную плиту

4, при этом каждая сила перпендикулярна к боковой поверхности 5 и проходит через ее геометрический центр тяжести. В дальнейшем каждая иэ этих 10 боковых сил раскладывается на две составляющие, одна из которых направ лена перпендикулярно к основной плите 4 и совпадает с силовой осью одно" го из образцовых динамометров 3. Зна- g чение каждой такой силы измеряется соответствующим образцовым динамометром 3. При воздействии на образцовые динамометры 3 силы они деформируются и расположенная на них основная пли- та 4 начинает опускаться относительно обоймы 10. Перемещение основной плиты 4 определяется датчиком 17 пе" ремещения, который одновременно on" ределяет перемещение нескольких точек основной плиты 4 . Информация о перемещении поступает в блок 15 согласования, который вырабатывает ко- манду задатчикам 16 давления силовых домкратов. В результате этого основ" ная плита 4 остается в исходном по" ложении. Каждая вторая составляющая, образованная боковой силой, направлена перпендикулярно к боковой поверхности основной плиты 4 и совпадает с силовой осью контрольного динамометра 12. На контрольном динамомет ре 12 создается задатчиком 13 силы предварительный натяг. При действии на каждый контрольный динамометр 12 составляющей боковой силы с него на задатчик 14 давления поступает сигнал, при этом задатчик 14 давления изменяет в дополнительном гидростатическом подвесе давление до такой величины, чтобы оно компенсировало, действие составляющей боковой силы.

При этом на контрольный динамометр

12 действует только сила предварительного натяга.

Ф

Предлагаемое изобретения позволит повысить точность в -1,5-2 раза и рас. ширить функциональнЫе воэможности устройства.

1024753

ВидА фиг.2

Составитель В,Курбатова

Редактор Т.Кугрышева Техред Т,Фанта Корректор В.Гирняк

Заказ 4381/37 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4