Устройство для измерения динамической нагрузки

Устройство для измерения динамической нагрузки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Соцналнстнческнх республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ЛВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

»» 684344 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 22, 11.77 (21) 2545905/18-10 (53)M. Кл. с ярисоединением заявки Ря

G 0l L Lf 16 твс фврстэаххьй lowTcT

СССР ав делам взабратанхх и аткритхв (23) П риоритет—

Опубликовано05.09.79. Бюллетень М 33

Дата опубликования оннсання 08.09.79 (53) УДК 531.781 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Б. Д. Христофоров, А. A. Игнатов и (7!) Заявитель Ордена Ленина институт физики Земти (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ

НАГРУЗКИ

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к устройствам для измерения импульса силы, давления и других динамических нагрузок, воэникаюших, при воздействии на преграду

5 лазерного излучения, ударных волн юти мошного потока электронов.

Известно силоизмерительное устройст во, оодержашее консольную балку, под промежуточной опорой которой расположен

10 пь4азоэлектричес кий преобразователь, деформации (1). Недостатком его является большая зависимость выходного сигнала от места приложения измеряемой нагрузки.

Известен также динамометр, содержаший

15 цтятнндрический корпус, сатоприемный элемент, упругий элемент, выполненный в виде нескольких консольных балок, расположенных в радиальной плоскости под одинаковымн углами одна к другой и прикрепленных одними концами к корпусу, а другими к силоприемному элементу, тензопреобразователн и промежуточные опоры

j2). В нем, благодаря наличию нескольких симметрично расположенных относительно оси устройства чувствительных элементов, изменение места приложения нагрузки приводит к ее перераспределению между чувствительными элементами. Суммарная же величина, измеряемая всеми тензопреобразователями, не ттзменяется. Это исключает погрешность измерения, обусловленную внецентренностью приложения нат рузки. Однако при изменении температуры окружаюшей среды в консольных балках, вследствие их жесткого крепления, возникают термоупругие деформации, что приводит к их искривлению. Это обуславливает цогрешиость измерения и ухудшает взаимную компенсацию их паразитных колебаний в случае внецентренности прило» жения измеряемой нагрузки. Кроме того, произвольное, хотя и одинаковое, расположение промежуточных опор в известном динамометре обуславливает высокие требования к точности их установки, что приводит также к погрешности измерения, возникаюшей в результате неизбежного

3 6 84344

4 технологического разброса мест mc уста- Так как консольные балки со стороны новки, и усложняет технологию изготов- силоприемного элемента имеют возможПенИЯ. ность ocesoIo перемещения, то при изЦелью изобретения являел=я повышение менении температуры окружающей среды точности измерения. Зга цель достигает 5 в них не возникают термоупругие дефорся тем, что консольные балки сипоизмери- мации, что исключает погрешность изметепьного устройства прикреплены к сидо- рения, обусловленную, изменением темпеприемному элементу с возможностью цх ратуры. перемешения вдоль продольной оси, а рас При принятых условиях крепления конположение промежуточных опор определено Io сольных балок зависимость силы, дейстсоотношением Вуюшей на промежуточную опору, от места ее расположения с учетом податливос6 6Е3 ти опоры определяется выражением е %е

Е (О

15 ф где O - расстояние от жестко укреплен- ЗЕЭ (a 1

НОГО кОнца бэп ки дО промеж уто чной Опоры, где F — сила, действующая на сидопри6 - длина бзлки; емный элемент. - жесткость Опоры; 2О Эга заВисимОсть имеет максимум В точке

Еи 1 - модуль Юнга и момент цнерццц CI 3eEg . балки. Р, ФР

На фиг". 3 показан разрез по Б-Б на В окрестности этой точки сила 3 практифиг. 2; на фиг 2 - разрез то А-А на чески не зависит от величины, — " . фиг-. 1. Следовательно, при расположении нроУстройство состоит из корпуса Х, си- межуточных опор с тензопреобразователялоприемного элемента 2, диска 3, упру= мц в окрестности этой точки погрешность гого элемента,, выполненного в виде кон- измерения, обусловленная разбросом мест сольньи балок 4 с промех уточнымц Опо цх расположения, сушественно уменьшаетрами 5 под ко Орымц установлены п -.о- 30 са Кроме того, это повышает чувствител электрические тепзопрео брадователи 6: ность устройства и его технологичнос1ь.

Опорное кольцо 7 консольные Оапок кр Результаты сравнительных испытаний пится к корпус у д. HBKKHHQ5 гайкОй 8. опытных образцов устройств показали, Консольные бзлки 4 прикреплены к сцлс- что основная погрешность описываемого приемному элементу 2 посредством диска >5 устройства и его погрешность при изме3 с обеспечением Возможности их осево-"- ненни температуры окружающей среды до го перемешения, а промежуточные опоры -5О С В 3 раза меньше, чем соответсь5 расположены так, что Выполняется «- вующие погрешности известного устройотношение (13. стВа.

Измеряемая динамическая нагрузка, действующая на сцлоприемный элемент 2, ВОзбуждает упругие изГибные жиюбанця Формула изобретения консольных балок 4 с частотой, определяемой цх жесткос<ь1О и массой сидо= Устройство для измерения динамичеспрцемноГо элемента 2. Зти колебания 45 кой нагрузки, содержащее цилиндрический передаются пьезоэлементами через Иром- корпус, силоприемный элемент упругий жуточные опоры 5. На обкладках пьезо= элемент, выполненный в Виде нескольких элементов 6 возникает заряд, изменя1С консольных балок, расположенных в рашцйся с частотой колебаний упругой нс диальной плоскости под одинакОВыми угтемы. нами одна к другой и прикрепленных одАмплитуда сигнала пропорциональна ними концамц жестко к корпусу, а другиимпульсу нагрузки, если ее длцтельностть мц к силоприемному элементу, и тензомеиьше четверти периода колебаний уп- греобразоватепи, установленные под цх ругай системы и силе, если длительнос 1Ъ промежуточными опорами, о т л и ч а юф ф

55 нагрузки значительно егО IIpBBocxoAHT. ш е е с я тем, что, с целью повышения

Зтот сигнал регистрируется изустными точности измерения, консольные балки способами, напрцмер, с помошь1о осципло- прикреплены к силоприемному элементу

Графа. с Возможностью их перемещения вдоль продольной оси, а расположение промежу точных опор определено соотношением

d 3 6Е3 е ке

0t — расстояние от жестко прикреп ленного юнца балки до промежуточной опоры;

- lQIHHS 68BKH где

684344 х — жесткость Опоры

Еид- модуль Юнга и момент инерции балки.

Источники информации, принятые во

5 внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И 368504, кл. G 01 М 13/04, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

М 459699, кл. G 01 L 9/06, 1975.

R 84344

Составитель И. Панин

Редактор Л, Т орина Техред, М. Петко Корректор Г. Назарова

3аиа 5272/32 Тираж 1090: Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проекчмая, 4