Стенд для испытания пружин

Стенд для испытания пружин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 S 13/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4914060/28 (22) 25. 02,91 (46) 28;02.93. Бюл. М 8 (71) Пермский машиностроительный завод им, В.И.Ленина (72) M.Ñ.Âîëêîâîé, Э,С.Заневский, Г.В;Кропачев, Н.МЛицын, В.M.Õâèñþê, Ю.А»Федченко, С.А.Пушок in В.А.Тараканов (56) Авторское свидетельство СССР ..

M 571727, кл. G 01 М 17/04, 1979.

Авторское свидетельство СССР

М 1516778, кл. G 01 В 13/00, 1990 (54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПРУЖИН (57) Изобретение относится к технике для измерений и испытаний. Цель изобретения — повышение точности измерения значений усилия сжатия и коэффициента жесткости пружины за счет автоматической компенсации погрешности. Поставленная цель до„„ „„1798622 А1 стигается тем, что стенд, содержащий узел! нагружения с датчиками начального 8, промежуточного.9 и конечного 2 положений, усилитель 5, датчик 6 сил, выход которого соединен с входом усилителя 5, первый 7, второй 10 и третий 11 ключи, первый вход которых соединен с выходом усилителя 5, а второй вход соответственно с выходами датчиков конечного 2, промежуточного 9 и начального 8 положений узла 1 нагружения, первый 3, второй.12 и третий 13 блоки памяти, входы которых соединены с соответствующими выходами ключей 7, 10, 11, два блока вычитания 14 и 15. блок 16 деления, первый

4 и второй 17 блоки индикации, при этом выходы блоков 3 и 13 памяти соединены с входом первого 4 блока индикации, входы 3 блока 15 вычитания соединены с выходами первого 3 и второго 12 блоков памяти, а

1798622

15

40

50 выход его соединен с входом блока 16 деления. выход которого соединен с входом второго блока 17. индикации, снабжен вторым датчиком начального положения 19 узла нагружения, четверым ключом 20 и блоком

21 установки коэффициента усиления усилителя 5, при этом выход второго датчика 19

Изобретение относится к области испытаний и измерений, точнее к устройствам, предназначенным для испытания подвесных демпфирующих .систем, и может быть использовано для механических испытаний пружин, в частности цилиндрических пружин-амортизаторов для автомобилей.

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет автоматической компенсации погрешности..

На фиг, 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 — принципиальные схемы блока установки коэффициента усиления усилителя, четвертого ключа и усилителя, Стенд для испытания пружин содержит узел нагружения 1 с датчиком конечного положения 2, первый блок памяти 3, первый блок индикации 4, усилитель 5, датчик сил 6, выход которого. соединен с входом усилителя 5, первый ключ 7, первый вход которого соединен с выходом усилителя 5, второй вход — c выходом датчика конечного положения 2 узла нагружения 1. а выход- с входом первого блока памяти 3..

Устройство имеет также датчики начального и промежуточного положений 8 и

9 узла нагружения 1, второй и третий ключи

10 и 11, второй и третий блоки памяти 12 и

13, первый и второй блоки вычитания 14 и

15, блок деления 16 и второй блок индикации 17. При этом первые входы второго и третьего ключей 10 и 11 соединены с выходом усилителя 5, вторые входы — соответственно с выходами датчиков начального и промежуточного положений 8 и 9 узла нагружения 1 ° а выходы ключей 10 и 11 соединены соответственно с входами блоков памяти 12 и 13, причем выходы первого и третьего блоков памяти 3 и 13 соединены с входами первого блока вычитания 14, выход которого соединен с входом первого блока индикации 4, входы второго блока вычитания 15 соединены с выходами первого и второго блоков памяти 3 и 12, а его выход соединен с входом блока деления 16, выход которого соединен с входом второго блока индикации 17.

Стенд для испытания пружин дополнительно имеет второй датчик начального поначального положения и выход усилителя 5 подключены на входы четвертого ключа 20, выход которого соединен со входом блока

21 установки коэффициента усиления усилителя 5, а выход последнего связан со вторым входом усилителя 5. 2 ил, ложения 19, четвертый ключ 20 и блок установки коэффициента усиления 21 усилителя

5, выход второго датчика начального положения 19 и выход усилителя 5 подключены на входы четвертого ключа 20, выход которого соединен со входом блока установки коэффициента усиления 21 усилителя 5, а выход последнего связан со вторым входом усилителя 5.

Узел нагружения может быть выполнен в виде гидроцилиндра со штоком и поршнем и гидронасоса (на чертеже не показаны).

Блоки памяти 3, 12, 13 состоят иэ операционных усилителей, включенных по схеме неинвертирующего повторителя, запоминающей емкости и диода, а блоки вычитания 14 и 15 могут быть выполнены по известной схеме . вычитания сигналов на операционном усилителе. Блок деления 16, предназначенный для реализации функции деления; может быть также выполнен на операционном усилителе. Блоки индикации 4, 17, предназначенные для фиксации величин значений сжатия и жесткости пружины 18, могут быть реализованы в виде стрелочных или цифровых вольтметров. Ключи 7, 10, 11, 20 могут быть выполнены на полевых транзисторах, у которых первый. вход-исток, второй входэатвор, выход-сток. Усилитель 5 может быть выполнен в виде инвертирующего.операционного усилителя (фиг. 2), инвертирующий вход которого в режиме измерения напряжения питания тензомоста и корректировки коэффициента усиления подключен к делителю напряжения Rt u Rz. Величины резисторов Й1 и R2 делителя напряжения выбираются такими, чтобы при неизменном

:стабильном напряжении питания тенэомоста коэффициент усиления К усилителя 5 был равен заданной величине Кзад, определяемой значением опорного напряженияU

К=—

R5

R4 + Rчтз, где RuT3- сопротивление транзистора VT3 блока установки коэффициента усиления усилителя 5. Из данного

1798622

40

55 выражения видно, что изменением сопротивления транзистора ЧТЗ можно регулировать коэффициент усиления, Блок установки коэффициента усиления

21 усилителя 5 может быть реализован, к примеру. как показано на фиг. 2, на операционном усилителе У, пяти транзисторах

Т1-Т5, реле Р1, Р2, делителе напряжения

В1, Вг и запоминающей цепочке С1, Re. Операцианный усилитель Y в блоке установки коэффициента усиления 21 выполняет роль компаратора. инвертирующий вход которо- . го подключен через четвертый ключ 20 к выходу усилителя 5. Выход компаратора Y соединен через диод ЧД1 с базой транзистора VT2, выполняющего роль ключа, в коллекторную цепь которого включено реле Р1, содержащее группу контактов 1Р2. Транзистор VT1 и реле Р1 выполняет в блоке установки коэффициента усиления 21 усилителя

5 роль ключа, переводящего блок 21 из режима корректировки коэффициента усиления усилителя 5 в режим измерения жесткости пружины 18, Стенд работает следующим образом.

Перед началом измерения очищают блоки памяти 3, 12, 13. После этого на неинвертирующий вход компаратора (операционного усилителя Y в блоке установки коэффициента усиления 21) подается фиксированная величина постоянного опорного напряжения (Uon), определяющая требуемый коэффициент усиления усилителя 5 (фиг. 2) Каад и устанавливают на датчик сил 6 испытываемую пружину 18.

Затем включается узел. нагружения 1, шток которого (на чертеже не показан) начинает перемещаться и замыкает последова-. тельно сначала датчик l 9 начального положения, затем датчик 8 начального. положения, далее датчик промежуточного положения 9 и датчик конечного положения 2 узла нагружения 1. При замыкании второго датчика начального положения 19 на затвор транзистора ЧТ четвертого ключа 20 подает- 4 ся отрицательный потенциал, открывая его.

Группа контактов 1Р2 реле Р2 посылает либо плюс, либо минус на затворы транзисторов VT4 и VT5 в зависимости от величины выходного напряжения (коэффициента усиления) усилителя 5. Если существующий коэффициент усиления меньше заданного значения Кзад опорным напряжением U<, то на выходе компаратора будет положительное напряжение, транзистор VT2 открыт, реле Р2 под током, его нормально разомкнутые контакты 1Р2 замкнуты и через них минус поступает на затворы VT4 и

VT5. При наличии же на их затворах отрицательного потенциала ЧТ4 открывается, а

VT5 закрывается. Это приводит к заряду емкости С1 через VT4. т,е, заряд, а следовательно, и положительный потенциал зэтвора транзистора ЧТЗ растет, что приводит к открыванию этого транзистора, т.е, к уменьшению Ячтз, а в конечном итоге росту коэффициента усиления до уровня заданного (Кэад.).

Если коэффициент усиления К вдруг по каким-то причинам стал больше заданного, то схема установки коэффициента усиления

21 отреагирует по-другому. Выходное напряжение компаратора будет отрицательным, Транзистор VT2 закрыт. реле Р2 обеспечено, контакты 1Р2 замкнуты. Плюс подается на затворы транзисторов VT4 и

VT5. Транзистор VT4 закрыт, à VT5 открыт..

Емкость С1 начинает разряжаться через разрядный транзистор VT5. По мере ее разряда положительный потенциал на затворе транзистора ЧТЗ уменьшается, его сопротивление Rural также уменьшается, а коэффициент усиления усилителя 5 возрастает до требуемой величины, задаваемой опорным напряжением 4п. Таким образом, транзисторы ЧТ4 и VT5 выполняют роль зарядного и разрядного транзисторов для емкости С1, Открытый транзистор VT четвертого ключа 20 соединяет выход усилителя 5 с базой транзистора VT, и с инверти-. рующим входом компаратора Y. Вследствие этого, во-первых, транзистор VT1 открывается, реле Р1, находящееся в его коллекторной цепи, срабатывает и своими контактами I Ð1 подключает вход усилителя 5 к средней точке делителя напряжения R1, Rz блока установки коэффициента усиления 21, а контактами 2Р1 отключает общую шину(землю) от затворов транзисторов VT4 и VT5. подготавливая к работе цепь коррекции коэффициента усиления; во-вторых, компаратор Y блока 21 начинает сравнивать выходное напряжение усилителя 5; поступающее через четвертый ключ 20(транзистор VT) на инвертирующий вход компаратора, с опорным напряжением Uon. на неинвертирующем входе компаратора. По результату сравнения вся схема блока установки коэффициента усиления 21 в зависимости от изменения напряжения питания тензомоста и изменения коэффициента усиления усилителя 5, вызванное воздействием различных дестабилизирующих факторов, будет отслеживать и воздействовать на усилитель 5 через VT4,.

VT5, R6, С1 и ЧТЗ так, чтобы его выходное напряжение было равно напряжению нэ неинвертирующем входе 4п. компаратора У, т.е. чтобы коэффициент усиления усилителя

5 был равен заданному коэффициенту усиления Кзад.

1798622

30

45

55 получаем разницу величин значений усилий н

Как только второй датчик начального положения 19 разомкнется, транзистор VT четвертого ключа 20 закроется, что приведет к закрытию транзисторов VT1 и VT2, а это, в свою очередь, приведет к тому, что реле Р1 и Р2 будут обесточены, При обесточивании реле Р1 его первая группа контактов 1Р1 переключает вход усилителя 5 со средней точки делителя Р1 и Р2 на выход датчика сил 6, а вторая группа контактов

2Р1 разорвет цепь коррекции, замкнув затворы транзисторов VT4 и VT5 на общую шину (землю), при этом они оба закроются, а емкость С1 не будет ни заряжаться, ни разряжаться, Таким образом, начиная с этого момента, усилитель 5 будет иметь постоянный коэффициент усиления, скорректированный с учетом отклонения напряжения питания измерительного тензомоста и отклонения коэффициента усиления. Следовательно, пока 20 замкнут второй датчик начального положения

19, в устройстве автоматически производится измерение отклонений напряжения питания тензомоста, коэффициента усиления усилителя 5, а по результатам измерений этих величин происходит корректировка коэффициента усиления усилителя 5, т.е. автоматически компенсируется ошибка перед измерением жесткости и усилия сжатия пружин, вызываемая дестабилизирующими факторами, При дальнейшем движении штока узла нагружения 1 незадолго до момента касания пружины 18 срабатывает (замыкается) датчик начального положения 8. При этом сигнал начального разбаланса датчика сил

6, усиленный усилителем 5, через третий кляч 11 попадает в блок памяти 13 и запоминается в нем, что соответствует сжатию пружины 18. При дальнейшем сжатии пружины 18 шток узла нагружения 1 достигает датчика промежуточного положения 9 (положение этого датчика выбирается произвольно в пространстве между датчиками начального и конечного положений 8 и 2, но строго фиксируется), При этом сигнал с датчика сил 6, усиленный усилителем 5, через второй ключ 10 поступает на второй блок памяти 12 и запоминается в нем. При дальнейшем движении штока датчик 9 размыкается, а при достижении конечного (заданного) положения сжатия пружины 18 замыкается датчик конечного положения 2.

При этом сигнал с датчика сил 6, усиленный усилителем 5, через первый ключ 7 поступает в блок памяти 3, Далее на вход блока вычитания 14 поступают усиленные сигналы с датчика начального положения 8 и датчика конечного. положения 2 штока узла нагружения 1 пружины 18, а на выходе этого блока сжатия пружины 18 в этих положениях штока, т,е. сигнал на выходе блока вычитания 14 будет строго пропорционален усилию сжатия пружины 18 (с учетом начального разбаланса датчика сил 6); который фиксируется в первом блоке индикации 4. На выходе же блока вычитания 15 будет регистрироваться разница усилий сжатия пружины 18 при конечном и промежуточном положениях штока узла нагружения 1. При этом сигнал начального разбаланса уничтожается. Полученная разница подается на вход блока деления 16, который деть это значение на постоянную величину; равную расстоянию между датчиками конечного положения 2 и датчиком промежуточного положения 9. В результате этого получаем сигнал, пропорциональный жесткости пружины 18, который подается на вход блока индикации 17.

Таким образом, на первом и втором блоках индикации фиксируется сила сжатия и коэффициент жесткости пружины 18 с учетом коррекций разбаланса датчика сил 6.

Применение заявляемого стенда позволяет повысить точность измерения значений усилия сжатия и жесткости испытываемой пружины за счет автоматической компенсации погрешности, возникающей вследствие изменения напряжения питания измерительного тензомоста и изменения коэффициента усиления усилителя, что дает более качественное представление о сортности пружин, Формула изобретения

Стенд для испытания пружин, содержащий узел нагружения с датчиками начального, промежуточного и конечного положений, усилитель, датчик сил, выход которого соединен с входом усилителя, первый, второй и третий ключи, первый вход которых соединен с выходом усилителя, а второй вход соответственно соединен с выходами датчиком конечного, промежуточного и начального положений узла нагружений, первый, второй и третий блоки памяти, входы которых соединены с выходами соответствующих ключей, первый и второй блоки вычитания, блок деления, первый и второй блоки индикации, при этом выходы первого и третьего блоков памяти соединены с входами первого блока вычитания, выход которого соединен с входом первого блока индикации, входы второго блока вычитания соединены с выходами первого и второго блоков памяти, а его выход соединен с входом блока деления, выход которого соединен с входом второго блока индикации, о тличающи йсятем,что, с целью повышеия точнОсти измерения за счет автоматиче1798622

Составитель Ю.Деменев

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор С.Юско

Редактор

Заказ 765 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ской компенсации, он снабжен вторым датчиком начального положения, четвертым ключом и блоком установки коэффициента усиления усилителя, выход второго датчика начального положения и выход усилителя подключены на входы четвертого ключа, выход которого соединен с входом блока установки коэффициента усиления усилителя, а выход последнего связан с вторым входом

5 усилителя.