Шарнирно-рычажный механизм передачи движения в герметизированную камеру

Шарнирно-рычажный механизм передачи движения в герметизированную камеру

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ШАРНИРНО-РЫЧАЖНЫЙ МЕХАНИЗМ ПЕРЕДАЧИ ДВШШНИЯ В ГЕРМЕТИЗИРОВАННУЮ КАМЕРУ, Содержащий основной и дополнительный сильфоны, один из торцов каждого из которых предназначен для сообщения с полостью камеры, герметично связанный с основным сильфоном шток, размещенный на корпусе камеры двуплечий рычаг, первоеплечо которого шарнир но связано со штоком, и закрепленный на втором плече рычага противовес, отличающийся тем, что, с целью повышения его точности и уменьшения габаритов,сильфоны размещены по разные стороны от оси качания рычага так, что их оси параллельны , дополнительный сильфон шарнирно связан с вторым плечом рычага , оси шарниров штока и дополнительного сильфона равноудалены от оси качания рычага, а механизм снабжен шарнирно связанной с вторым плечом рычага и шарнирно связываемой с корпусом предварительно нагруженной пр-ужииой сжатия, ось которой перпендикулярна оси качания рычага и пересечена с нею и осью шарнира дополнительного сильфона, а начальное усилие нагрузки Pjip определяют по формуле Р Ч° ег(В,4В„ где жесткость основного ас сильфона; (Л k жесткость дополнительА ,.с ного сильфона; е« расстояние между осями шарниров пружины,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

1ЕСПУБЛИК

„„90„„1165838

4(51) F 16 Н 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) 3712274/25-28 (22) 27.01 ° 84 (46) 07.07.85. Бюл. Р 25 (72) .А.И.Гурарий (7 1) Институт проблем прочности АН Украинской ССР (53) 621.836(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 696342, кл. G 01 N 3/18, 1974. (54)(57) ШАРНИРНО-РЫЧАЖНЫЙ МЕХАНИЗМ

ПЕРЕДАЧИ ДВИЖЕНИЯ В ГЕРМЕТИЗИРОВАННУ10

КАМЕРУ, содержащий основной и дополни. тельный сильфоны, один из торцов каждого из которых предназначен для сообщения с полостью камеры, герметично связанный с основным сильфоном шток, размещенный на корпусе камеры двуплечий рычаг, первое плечо которого шарнирно связано со штоком, и закрепленный на втором плече рычага противовес, отличающийся

:тем, что, с целью повышения его точности и уменьшения габаритов,сильфоны размещены по разные стороны от оси качания рычага так, что их оси параллельны, дополнительный сильфон шарнирно связан с вторым плечом рычага, оси шарниров штока и дополниФ тельного сильфона равноудалены от оси качания рычага, а механизм снабжен шарнирно связанной с вторым плечом рычага и шарнирно связываемой с корпусом предварительно нагруженной пружиной сжатия, ось которой перпендикулярна оси качания рычага и пересечена с нею и осью шарнира дополнительного сильфона, а начальное усилие нагрузки Р„ определяют по формуле (K(,,+ >, 3С„

g,(e, .g где 1(ос "- жесткость основного сильфона

- жесткость дополнительного сильфона; — расстояние между осями шарниров пружины, — расстояние от оси шарнира штока до оси вращения рычага, — расстояние от оси враZ щения рычага до оси . шарнира, связывающего пружину с рычагом.

11658

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для ввода поступательного движения в рабочий объем герметиэированной ка. меры при высокотемпературных исследо- 5 ваниях физико-механических свойств материалов, и может быть использовано для, вь1сокоточного ввода движения в любой герметиэированный объем.

Известен шарнирно-рычажныймеханизм10 передачи движения в герметизированную камеру, содержащий основной и дополнительный сильфоны, один из торцов каждого иэ которых предназначен для сообщения с полостью камеры,герметич 15 но связанный с основным сильфоном шток, размещаемый на корпусе камеры двуплечий рычаг, первое плечо которого шарнирно связано со штоком,и закрепленный на втором плече рычага 20 противовес.

В известном механизме основной и дополнительный сильфоны расположены соосно, а рьиаг жестко закреплен на коромысле, одно плечо которого сое- 25 динепо гибкой связью с поперечиной

П-образной скобы, .соединенной своими е концами со штоком через фланец. На другом плече коромысла установлен груз, создающий момент переменной ве-30 личины по мере отклонения рычага от исходного положения. Перемещение груза по плечу коромысла или изменение его массы позволяют компенсировать погрешности передачи усилия, возникающие. иэ-за разности давлений внутри и снаружи камеры, сил упругости сильфоаоа а веса штока (1).

Однако известный механизм обладает недостаточной точностью при пере- 40 даче малых усилий и большими габаритами применяемых для уравновешивания грузове

Цель изобретения " повышение точности механизма за счет полной компенсации погрешностей, возникающих из-за разности давлений внутри и снаружи камеры, и уменьшение его габаритов за счет замены груза соответстВующей по усилию пружиной сжатия ° 50

Указанная цель достигается тем, что в шарнирно-рычажном механизме передачи движения в герметизированную камеру, содержащем основной и дополнительный силъфоныф один из TopIJQB каж 55 дого из которых предназначен для сообщения с полостью камеры, герметично связанный с основным сильфоном

38 2 шток, размещаемый на корпусе камеры двуплечий рычаг, первое плечо которого шарнирно связано со штоком, и закрепленный на втором плече рычага противовес, сильфоны размещены по разные стороны от оси качания рычага так, что их оси параллельны, дополни. тельный сильфон шарнирно связан с вторым плечом рьиага, оси шарниров штока и дополнительного сильфона рав ноудалены от оси качания рычага, а механизм снабжен шарнирно связанной с вторым плечом рычага и шарнирно связываемой с корпусом предварительно нагруженной пружиной .сжатия, ось которой перпендикулярна оси качания рычага и пересечена с нею и осью шарнира дополнительного сильфона, а начальное усилие нагрузки определяют по формуле (Koñ+К ) 1 )o Р 1 (1+1 ) где К вЂ” жесткость основного сильО,с, фона, К д с — жесткость дополнительного сильфона, 7 - расстояние между осями шарниров пружины, — расстояние от оси шарнира штока до оси вращения рычага, — расстояние от оси вращения

2 рычага до оси шарнира,связывающего пружину с рычагом.

На фиг. 1 показана конструктивная . схема механизма, на фиг.2 — структур1 ная схема измерительного комплекса, содержащего механизм", на фиг.3 — схема для расчета начального усилия пружины.

Механизм содержит основной сильфон

1, дополнительный сильфон 2, разме-. щеннь>й внутри основного сильфона 1 и герметично связанный с ним шток 3, двуплечий рьиаг 4 с осью 5 вращения, связанный с дополнительным сильфоном

2 шарниром 6 и со штоком 3 — шарниром 7. На плече рычага 4, несущем шарнир 7., размещены противовес 8 и шарнир 9 пружины 10. Второй шарнир

11 пружины 10, а также сильфоны 1 и

2 и ось 5 вращения рычага 4 закреплены на корпусе герметизированной камеры 12.

Измерительный комплекс содержит также.(фиг.2) универсальную испыта1165838

81п Р = еа /3, cos сс =- 1. (2)

45 з тельную машину 13 с силоизмерителем

14 и систему 15 вакуумирования. Снизу в герл1етизированную камеру 12 входит активная тяга 16 испытательной машины 13. Между тягой 16 и штоком

3 укреплен исследуемый образец 17.

Шток 3 соединен с силоизмерителем 14.

Для расчета пружины для уравновешивания сип упругости сильфонов (фиг,З) приведены следующие величины: 10

14 — расстояние от оси шарнира 7 до оси 5 вращения рычага 4; 1 — рассто яние от оси 5 вращения рычага 4 до: оси шарнира 9 пружины 10, установ ленной на другом плече рычага 4; 1 расстояние между осями шарниров 9 и.

11, на которых установлена пружина

10; g — перемещение штока 3-под воздействием .усилия измерения, Я перемещение оси шарнира 9, установ- 20 ленного на другом плече рычага 4, Ро с H P> с — силы упругости соответственно основного и дополнительного сильфонов, Рг . — сила начального сжатия пружины 10, hд — плечо силы 25

Р относительно оси 5 вращения рыча. га 4; сс — угол поворота рычага 4; P.угол поворота пружины 10.

Если устройство для передачи дви- 30 жения .в герметизированную камеру установлено на штоке между силоизмерителем и испытываемым образцом, то перемещение штока равно деформации силоизмерителя, которая обычно не превышает 0,5 мм. При таком перемещении штока 3 для рычага с соотношением плеч 1 /1„=2 при длине плеча 14.=

=5 мм и длине пружины 10 > 10 мм можно считать, что углы оС и p < 6 и с 40 точностью до 1Х выполняются следующие равенства:

Очевидно, что из конструктивных соображений величины 1 и 1у значительно превышают указанные минимальные значения.

Условие компенсации сил упругости 50 сильфонов можно записать, исходя из равенства нулю моментов всех сил, приложенных к рычагу, относительно его оси вращения (I<àñ Кдс) 11 Рпр hq (4) где ko;q и К4.с — жесткости основного и дополнительного сильфонов.

Из схемы на фиг.З очевидно, что

h = (1 +1 ) sinP (5)

II) 2 О

3, tgp — — -- — —— (6)

«1 1 с, в 7)

2 О 2

Подстановка равенства (6) в равенство (5) с учетом равенств (2) и (3) ет

h = (1+1 ) --

4 п -) с (7)

Подставляя равенство (7) в равенство (4) получим

Г 1,1, Р,р = (Кс лК,,) ь (1 1 ) . (8) о

1»

Так как — = --,,то равенство (8)

5, 1 можно. окончательно записать в следующем виде:

1 1

P =(К +К ) (9) пГ qc А с (1 +10)12

Формула (9) позволяет определить усилие начального сжатия пружины, необходимое для компенсации сил упру- гости сш:ьфонов, исходя из жесткости сильфонов и геометрии устройства.

Подстановка в формулу (9) значения длин и жесткостей, К =К

% % ас З с кГ мм 1 60 мм

1„= 20 мм дает Ряг =3,75 кГ.

По ГОСТ 13766-68 такое усилие может обеспечить пружина № 266 из проволоки

1 класса диаметром 1,2 мм. Наружный диаметр пружины 11,5, мм.

Таким образом, по сравнению с грузом пружина имеет значительно меньшие габариты.

Il"арнирно-рычажный механизм передачи движения в герметизированную ка:меру работает следующим образом.

С помощью системы 15 вакуумирования в герметизированной камере 12 создается разрежение. В результате образующегося перепада давлений сна"

/ ружи и внутри камеры 12 основной сильфон 1 воздействует с некоторой силой на шток 3, опуская его внутрь камеры 12. Однако дополнительный сильфон 2, имеющий одинаковый с основным сильфоном 1 диаметр, через рычаг 4 воздействует на шток 3 с такой же силой, но в противоположном направлении. Таким образом, шток 3 оказывается разгруженным от сил давения. Собственный вес штока 3 компенсируется противовесом 8.

Составитель В.Савицкий Редактор А.Сабо Техред 3.Палий

Корректор А. Зимокосов

Заказ 4295/30 Тираж 898 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4

5 11

После нагревания образца 17 системой нагрева (не показана) до задан ной температуры на активную тягу 16 испытательной машины 13 подается измерительное усилие растяжения,под воздействием которого образец 17 и связанный с ним шток 3 смещаются вниз, а рычаг 4 поворачивается на оси

5 против часовой стрелкИ. При этом основной сильфон 1 сжимается, а дополнительный сильфоМ 2 растягивается, .и оба они за счет своих сил упругости

Р и Р (фиг.3) оказывают сопротивление .перемещению штока 3.

Однако по мере поворота рычага 4 на некоторый угол ос, а пружины 10 вокруг шарнира 11 на некоторый угол на рычаге 4 возникает крутящий момент Мqp=Pnp hgp, компенсирующий воз65838 6 действие сил упругости сильфонов 1 и

2. Величина l1„p возрастает по мере увеличения угла Р и силы упругости сильфонов Р Р постоянно компенсируются до нуля.

В результате шток 3, связанный с силоизмерителем 14, оказывается разгруженным от всех возмущающих сил и .передает на силоиэмеритель 14 без ис1О кажений самые малые по величине измерительные усилия.

Такая конструкция механизма передачи движения в герметизированную камеру позволяет значительно повысить

15 точность измерений, а уменьшение его габаритов за счет замены компенсирующего груза пружиной позволяет применять механизм в комплексе с малогабаритными вакуумными камерами,