Динамометр
Иллюстрации
Реферат
О П И С А Н И Е <>769369
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 14.12.78 (21) 2695922/18-10 (51) Ч.Кл. G 01 L 1/12 с присоединением заявки — (23) Приоритет—
Государствеииый комитет по делам иэвбретеиий и открытий (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень ¹ 37 (53) УДК 531.781 (088.8) (45) Дата опубликования описания 10.11.80 (72) Авторы юзобр етевия
П. П. Сизых, Г. P. Квашнин, В. Ф. Жилицкий и В. Н. Близняков
Тюменский индустриальный институт и Тюменская теплоэлектроцентраль (71) Заявители. (54) ДИ НАМОМЕТР
Изобретение относится к технике контроля,и измерения больших силовых нагрузок ударного характера и может быть использовано в электромеханических динамометрах, основанных на применении магнитоупругих преобразователей силы в электрический сигнал и монолитных корпусов, выполненных в виде незамкнутых скоб.
Известны электромеханичесиие динамометры, предназначенные для эксплуатации в самых тяжелых промышленных условиях.
В этих динамометрах магнитоупругий преобразователь — пресс-дуктор, имеющий относительно небольшие размеры, встраивается в массивный корпус, изготовленный из стальной плиты. Конфигурация прорезей в корпусе обеспечивает малую жесткость верхних горизонтальных перемычек в направлении действия усилия, что дает возможность передавать на пресс-дуктор практически все измеряемое усилие. В то же время такая конструкция обеспечивает равномерный и постоянный характер распределения нагрузки в механических контактах между магнитопроводом пресс-дуктора и корпусом динамометра, а также способствует разгрузке пресс-дуктора от горизонтальных составляющих измеряемой силы (1).
Пресс-дуктор имеет несколько большие размеры, чем окно в корпусе. Поэтому окно
1 должно принудительно слегка раскрываться, чтобы можно было установить прессдуктор, который при этом оказывается предварительно напряженным примерно до 10% от номинальной нагрузки за счет упругой деформации перемычек.
Однако усилие предварительного поджатия пресс-дуктора, .как правило, превышает указанную величину и может достигать
10 30% от номинальной нагрузки дпнамометра и более.
Наиболее близкими по технической сущности являются магнитоупругие дянамометры, содержащие корпус в виде разомкнутой
15 скобы, магнитоупругий преобразователь (пресс-дуктор), установленный с натягом между грузоприемным и опорным плечами скобы, m приспособление для предварительного натяга магн игоупругого преобразова2о теля, установленное на корпусе и втшолненное в виде нажимного винта, оилопередаюшего шарика и накладки 12).
Недостатками этих динамометров являются неравномерность распределения нагрузки по виткам резьбы нажимного винта, сопровождаемой к тому же концентрацией напряжений, что неблагоприятно сказывается на несущей способности винтовой кинематической пары, особенно при динамической нагрузке, применение силопередающего
769369 ь 5
l0
40
65 шарика относительно малых размеров, концентрирующего передаваемую силовую нагрузку от нажимного винта на накладку практически в точке, недостаточная жесткость накладки, воспринимающей нагрузку от шарика .и передающей ее на силовоспринимающую плоскость магнитоупругого преобразователя, что способствует появлению гистерезиса от перераспределения нагрузки, Целью изобретения является повышение точности динамометра при.контроле,и измерении динамических усилий.
Указанная цель достигается -тем, что в нем силопередающий узел устройства предварительного поджатия преобразователя выполнен в виде четырехзвенного пятиподв ижного кинематического соединения, составленного из двух вращательных одноподвижных и одной плоскостной трехподвижной низших последовательно соединенных кинематических пар, при этом первая вращательная кинематическая пара образована цилиндрической пятой преобразователя и цилиндрической поверхностью опорного плеча скобы, а ее ось вращения совпадает с осью цилиндрической полости скобы, причем вторая вращательная кинематическая пара образована цилиндрическими поверхностями двух силопередающих накладок, примыкающих соответственно к ,грузоприемному плечу скобы и преобразователю, а ось вращения этой пары перпендикулярна оси,первой вращательной кинематической пары и нагрузочной оси преобразователя, при этом плоскостная кинвматическая пара образована силовоспринимаю цей плоскостью преобразователя и плоскостью соответствующей силопередающей накладки.
На фиг. 1 изображен .динамометр,,оощий вид; на фиг. 2 — то же, поперечный разрез; на фиг. 3 — втор ой: вариант выполнения динамометра; на фиг. 4 — характеристика магнитоупругого преобразователя с комбинираванны м сердечником; на фиг. 5 — деформационная схема динамометра.
Динамометр содержит монолитный корпус 1, выполненный в виде разомкнутой скобы с опорным IB прузопр иемным упругими плечами 2 и 8, разделенными между собой сквозной прорезью 4, переходящей в цилиндрическую полость 5 диаметром d.
В полости скобы между ее упругими плечами с предварительным натягом установлен магнитоупругий преобразователь 6 типа пресс-дуктор с двумя взаимно перпендикулярными намагничивающей и измерительной обмотками.
Устройство предварительного поджатия магн итоупругого преобразователя состоит из упругого элемента, которым является разомкнутая скоба, нажимного винта 7, ввернутого в грузоприемное плечо скобы с
4 возможностью взаимодействия с ее опорным плечом, и узла силопередачи, установленного в цилиндрической полости скобы.
Силопередающий узел устройства предварительного поджатия магнитоупругюго преобразователя выполнено в виде четырехзвенного пятиподвижного кинематического соединения, составленного из двух вращательных одноподвижных и одной плоскостной трехподвижной низших после3овательно соединенных кипематическпх пар. Одна вращательная кинематическая пара образована цилиндрической пятой В магнитоупругого преобразователя и цилиндрической поверхностью опорного плеча скобы, а ее ось вращения совпадает с;геометрической осью Х цилиндрической полости скобы, в которой установлен преобразователь.
Другая вращательная .кинем атическая пара образована цилиндрическими поверхностями силопередающих накладок 9 и 10, примыкающих соответственно,к грузоприемному плечу скобы и магнитоупругому преобразователю, а ее ось вращения перпендикулярна соответствующей оси первой вращательной кинематической пары (ось Х) и нагрузочной оси Z преобразователя.
Третья плоскостная кинемапическая пара образована силовоспринимающей плоскостью магнитоупругого преобразователя и примыкающей плоскостью соответствующей накладки, установленной между преобразователем и верхней накладкой.
Грузоприемное плечо скобы снабжено силовоспринимающим шаром 11, через который на динамометр действует контролируемое усилие Р„. Опорное плечо скобы снабжено плоской подошвой 12 и отверстиями под фундаментные болты, при помощи которых динамометр устанавливается и фиксируется на стойке.
По первому варианту выполнения динамометра силовоспринимающий шар и плоская подошва расположены соосно с нагрузочной осью магнитоупругого преобразователя (фиг. 1 и 2) В результате на преобразователь передается вся измеряемая силовая нагрузка, По BTOpoMv:âàðèàíòó,íàãðóçî÷íûå оси инамометра и магнитоупругого преобразователя смещены друг относительно друга (фиг. 3). Благодаря тому, что нагруз очная ось динамометра проходит между магнитоупругим преобразователем.и упругим шарниром, образованным плечами скобы, на преобразователь передается только. часть измеряемой силы. Этот вариант выполнения динамометра предпочтителен при контроле больших усилий, достигающих несколько сотен тонн, поскольку. в этом случае происходит смещение верхнего предела измерения динамометра в сторону больших значений измеряемой силы.
769369
Динамометр работает следующим образом.
При помощи испытательного стенда снимают выходную характеристику магпптоупругого преобразователя U>= f(P), гле U2— выходное напряжение измерительной обмотки; P — усилие, сжимающее сердечник преобразователя (фиг. 4).
По приращениям выходного сигнала на единицу силы определяют линейный участок характеристики преобразователя п соответствующий ему рабочий диапазон измеряемых сил Р,.
В начале рабочего диапазона с некоторым запасом линейности (перекрытпе =-,, ) на характеристике выбирают точку А, по которой определяют величину предварительного поджатия Р, преобразователя лля устранения нел инейности в начальной части его характеристики и соответствующую этому поджатию величину выходного напряжения Uq.
Затем рассчетным или экспериментальным путвм определяют необходимую величину первоначальной деформац|ии б„упругих- плеч скобы, необходимую для обеспечения требуемого предварительного поджатия P „магнитоупругого преобразователя.
Если известна экспериментальная характеристика Ь= f(P) упругого элемента, которым является скоба, то требуемую первоначальную деформацию б„ упругих плеч скобы вдоль нагрузочной оси преобразователя можно найти графическим путем, исколя из необходимой величины силы предварительного поджатия Р„магнитоупругого преобразователя (фиг. 4).
Вывертывая в нрузо пр иемиое плечо З,нажимной винт 7 до соприкосновения с опорХ ным плечом 2, осуществляют упругую деформацию грузоприемного и опорного плеч скобы, Величина этой деформации должна несколько превосходить величину рассчетной деформации.
Затем производят установку магнитоупругого преобразователя п силопередающпх накладок в цилиндричеокую полость скобы При этом суммарная высота преобразователя,и силопередающих накладок должна быть равна
d+6„= h+hi+hg гле d+6 требуемая суммарная высота силопередающего узла; — диаметр цилиндрической полости; б„— рассчетная первоначальная деформ ац ия упругих плеч скобы вдоль нагрузочной оси преобразователя;
h — высота преобразователя между силовоспринимающпми плоскостями;
Й1 — суммарная высота верхней п и средней силопередающих накладок в сборе;
h — высота нижней цилпнлрпче5 ской пяты преобразователя, измеренная между спловоспрпнпмающпмп поверхностямп.
Подвижность сплопередающего узла, устанonлснного свободно в цилиндрической
10 полости скобы, равна пяти (два линейных установочных перемещения вдоль взаимно перпендикулярных осей Х, У и три угловых установочных перемещения вокруг трех координатных осей Х, Y и Z).
15 Таким образом, описанное силопсрелающсе кпнематпческое соединение ограничивает только одно линейное перемещение вдоль ьсртикальной оси Z, что вызывает необхолпмость передачи измеряемой силы
20 Р„между звеньями вдоль оси Z.
При вывертыванип нажимного винта 7 плечи скобы постепенно сближаются между. собой, а зьснья силопередающего кинематпческого соединения самоустанавливаются по всем спловоспринпмающим поверхностям. После удаления нажимного винта магнптоупругпй преобразователь оказывается сжатым рассчетным усилием Р„за счет упругих деформаций плеч скобы. Из30 меряемое усилие Р„действует на динамометр через спловоспринимающий шар ll и через сплопередающие звенья передается на сердечник магнитоупругого преобразователя, на выходе которого появляется
З5 элсктрнческпи сигнал, пропорциональный величине этой силы.
Данная конструкция сплоперелающего кпнематнческого соединения обеспечивает равномерный и постоянный характер рас40 пределснпя измеряемой нагрузки в механических контактах между силоперелающпми звеньями при любых допускаемых значениях измеряемой силы Р„.
Формула изобретения
Дпнамометр. содержащий корпус, Bblполненный в впле незамкнутой скобы с опорным,и гр .зоприемным плечами, межл которыми в цилиндрической полости с . предварительным натягом установлен преобразователь усилия в электрический сигнал, например, магнитоупругпй типа пресс55 Луктор, силовоспринимающ|ий шар, расположенный на грузоприемном плече скобы, плоскую подошву, расположенную на опорном плече скобы, -и устройство предварительного поджатия преобразователя, 50 выполненное в виде нажимного винта, размещенного в грузоприемном плече скобы с возможностью взаимодействия с ее опорным плечом, и оилопередающего узла, установленного в цилиндрической полости скобы между ее плечами, о т л и ч а ю щ п й7
769369 с я тем, что, с целью повышения точности динамометра при контроле и .измерении динамических усилий, в нем силопередаюший узел устройства предварительного поджатия преобразователя выполнен в виде четырехзвенного пятиподвижного кинематического соединения, составленного из двух вращательных одноподвижных и одной плоскостной трехподвижной низших последовательно соединенных кинематических .,пар, при этом первая вращательная кинематическая пара образована цилиндрической пятой преобразователя и цилиндрической поверхностью опорного плеча скобы, а ее осывращен ия совпадает с осью цилиндрической полости скобы, причем;вторая вращагельна я иинематическая пара образована цилиндрически м и поверхностями двух силопередающих накладок, примыкающих соотвегственно к грузоприемному плечу скобы и преобразователю, à ocr, вращения этой пары перпендикулярна оси первой вращательной кинематической пары и нагрузочной оси преобразователя, при этом плоскостная кинематическая пара образо вана аиловоспринимающей,плоскостью преобразователя и плоскостью соответствуюr0 шей силопередающей накладки.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1. Патент ФРГ № 1.081.251, кл. 42К 7/05, опублик. 1960.
2 Авторское свидетельство СССР
c № 5106156, кл. G 04 1 1/12, 12.03.74 (прототип).
769369
Фиг Ф
Составитель Н. Вовчук
Техред О. Павлова
Корректор С. Файн
Редактор О. Филиппова
Тип. Харьк. фил. пред. «Патент> .
Заказ 1228/1256 Изд. № 472 Тираж 1033 Подписное
НПО <Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, OK-35, Раушская наб., д. 4/5