Динамометр
Иллюстрации
Реферат
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (11)838441 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (51)М, Кл З (22) Заявлено 11.0379 (21) 2734326/18-10 с присоединением заявки М (23) Приоритет а 01 L 1/22
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий
Опубликовано 15.06,81. Бюллетень Н9 22
Дата опубликования описания 150681 (53) УДК 531.781 (08.8. 8) (54) ДИНАМОМЕТР l0
Изобретение относится к силоизме рительной технике.
И3вестен динамометр, содержащий силовой полый корпус, внутри которого расположен чувствительный элемент с тензопреобразователями, закрепленный на одном торце силового корпу.са,.и силопередающий стержень, связывающий чувствительный элемент с другим торцом силового корпуса (1), Недостаток такого динамометра заключается в том, что стабильность и, следовательно, точность показаний в значительной степени зависят 15 от распределения температур на элементах его конструкции и от времени до наступления равновесия температур элементов или до достижения установившегося процесса теплообмена 20 между элементами конструкции динамометра.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению являетс,я динамометр, содержащий силовой полый корпус, заполненный теплоносителем, чувствительный элемент, закрепленный на одном торце корпуса, и силопере-, дающий полый стержень с отверстиями, связанный через чувствительный эле- 30 мент с другим торцом силового корпуса (2), Однако точность измерений данного динамометра невысокая, так как не достигается выравнивание температур, между элементами динамометра.
Цель изобретения — повышение точности измерения усилий за счет циркуляционного теплообмена между элементами динамометра.
Указанная цель достигается за счет того, что.силопередающий стержень снабжен поршнем, а чувствительный элемент изолирован от полости корпуса мембраной, причем в поршне выполнены отверстия, а в них и в полости стержня установлены обратные клапаны.
На чертеже представлен динамометр, общий вид, разрез, динамометр состоит из полого силового корпуса 1, в который ввинчены проушины 2 для приложения измеряемой силы, упругого чувствительного элемента 3, закрепленного на одном торце силового корпуса 1 силопередающего стержня 4, соединяющего элемент
3 с другим торцом силового корпуса 1 гибкой мембраны 5, отделяющей элемент 3 от полой части силового кор.
838441 пуса 1 и устройства, обозначенного общей )позицией б„обеспечивающего циркуляцию теплопроводной среды 7 внутри силового корпуса 1 и силопередающего стержня 4.
Чувствительный элемент 3, выпол ненный в виде балочки с наклеенными на нее тензорезисторами 8 и закрепленный на выступе 9 одного из торцов силового корпуса 1, соединен через болт 10 с ушком 11, навинченным на наружную понерхность силопередающего стержня 4, на торце которого установлено уплотнение 12, На фланцевую часть ушка 11 установлена гибкая мембрана 5, которая прижимается с помощью фланценой гайки 13, также навинченной на ушко. Ifo. наружному контуру гибкая мембрана крепится к другой стороне выступа 9 и прижимается кольцом 14, отделяя таким образом элемент 3 от полой части корпуса 1, заполненной теплопередающей средой 7 с высоким коэффициентом теплопроводности.
Силопередающий стержень 4 состоит иэ фланца 15, запрессованного в другой выступ 16 силового корпуса 1 полого стержня 17, соединяющего фланец через ушко 11 с элементом 3, и поршня 18, расположенного в средней части стержня 17 и разделяющего полую часть силового корпуса 1 на две герметичные полости 19 и 20.
Герметизация полостей 19 и 20 .обеспечинается гибкой мембраной 5, уплотнительными кольцами 21 на порш.не 18, скользящего по внутренней поверхности силового корпуса 1, и уплотнением 22 с заглушкой 23, через которую заливается теплопроводящая среда 7. С одной стороны поршня 18 на полом стержне 17 выполнены радиальные отверстия 24, сообщающие полость 19 с одной полостью 25 стержня 17, а с другой отверстия 26, сообщающие другую полость 27, стержня 17 с полостью
29. Выполнение стержня 17 полым с отверстиями 24 и заполнение полостей
19, 20, 25 и 27 теплопроводящей ю средой 7 позволяет сократить время уравновешивания температур деталей динамометра. Для более существенного уменьшения времени стабилизации температур и следовательно, улучшения стабильности показаний динамометра но времени при его работе динамометр снабжен устройством, обозначенным общей позицией б,обеспечивающим принудительную циркуляцию теплопроводящей среды 7 и работающим от деформации силового корпуса 1 при нагружении динамометра, Устройство 6 может быть выполнено в виде обратных клапанов 28 и
29, один из которых установлен в полости 27, а два других 29 на поверхности поршня 18. Клапан 28 состоит из собственно клапана 30, опирающегося на кромках на выступ
31 в полости 27 стержня 17 и подпружиненного пружиной 32 ° Дна других клапана 29 имеют такую же конструкцию и размещены против сквозных отверстий 33, сообщающих полости
29 и 20 силоного корпуса 1. Клапаны 29 размещены н корпусах 34, закрепленных на порщне 18 и снабженных отверстиями 35, расположенными с другой стороны собственно клапана
30.
Динамометр работает следующим образом.
15 При приложении растягивающей нагрузки P к проушинам 2 происхоциг удлинение корпуса 1 на величину
Ь S т.е. один торец с выступом
16 силового корпуса 1 удаляется от другого торца с выступом 9, на котором закреплен чувствительный элемент 3, также на величину Л 8
Так как один конец силопередающего стержня 4 своим фланцем 15 жестко соединен с выступом 16, а другим связан с чувствительным элементом 3 при длине стержня 17, остающейся практически постоянной вследствие незначительной по сравнению с силовым корпусом 1 жесткости элемента 3, то происходит деформиронание последнего, т.е. он получает прогиб, приблизительно равный удлинению h .. Вследствие этого в элементе 3 возникают напряжения, пропорционально которым тензорезисторы .8 выдают сигнал, соответствующий прикладываемэму усилию P. При этом вследствие того,что жесткость гибкой мембраны 5 в направлении деформаций незначительна, она практически не влияет на показания тензорезисторон 8. Так как силовой корпус 1 работает в упругой зоне, то при снятии нагрузки P до О он возвращается в исходное положение, т.е. перемещение Ь = О, и соответственно, сигнал от тензорезисторов 8 также равен О.
При приложении нагрузки сжатия происходит обратное взаимодействие чувствительного 3 и силопередающего
4 элементов, мембраны 5 и силового корпуса 1. Процесс теплообмена в динамаметре при изменении температуры окружаю:цей среды и при неработающем динамометре происходит таким образом, что если динамометр не работает, то давление теплопроводящей среды 7 но всех полостях 19, 20, 25 и 27 одинаково, а при работающем динамометре для измерения динамических нагрузок, прикладываемых с вы=окой частотой, происходит нагрев силового корпуса 1 вследствие его. циклического деформирования, тогда как нагрев силопередающего
838441!
30
Формула изобретения
40 обратные клапаны.
S0 стержня 4 происходит медпеннее.
Для ускорения процесса теплообмена динамометр снабжен устройством 6, обеспечивающим принудительную циркуляцию среды 7 между полостями 19 и
25 и поло=тями 20 и 27 и работающим в результате изменения давления в . указанных полостях при циклическом деформировании силового корпуса 1.
При измерении растягивающей нагоуз ки, измен яющейс я по пульс ирую1 щему циклу, корпус 1 получает циклически изменяющееся удлинение h,8, на величину которого перемещается точка крепления стержня 17 к элементу 3, и следовательно, поршень
18. Вследствие того, что торец с выступом 16 и поршень 18 перемещаются одинаково, то давление в полостях 19 и 25 остается постоянным и равным исходному давлению, а в полостях 20 и 27 понижается, так. как их объем увеличивается пропорционально удлинению Ь3, на которое перемещается поршень 18, т.е. давление в полостях 19 и 15 больше, чем в полостях 20 и 27. Поэтому под действием давления в полости 25 открывается клапан 28, и среда 7. перемещается из полостей 19 и 25 в полость 27 и далее через отверстие
26 в полость 20 до тех пор,пока давление в полостях не уравновесится. При этом клапан 28 под дей-. ствием пружин 32 и давления в полостях 19 и 25 остается закрытым, предотвращая перетекание среды 7 через этбт клапан. При уменьшении растягивающей нагрузки до 0 происходит повышение давления в полостях 20 и
27, сообщенных отверстием 26, вследствие того, что поршень 18 перемещается обратно на ту же величину
Ь6, пропорционально которой увеличился объем среды 7 в полостях
20,27. Поэтому клапаны 29 открываются, и избыток среды 7 перетекает через отверстия 33 в поршне 18 в полости 19, а затем через отверстия
16 в полость 25. При этом клапан
28 под действием давления в полостях 20 и 27 и пружины 32 закрывается, предотвращая перетекание среды 7 через него. При повторении цикла действия аналогичны. Мембрана 5 при этом также получает упругие деформации под действием изменяющегося давления, .однако вследствие упругости деформаций она не способствует полному сбросу давления в полостях
20 и 27, а понижает его, уменьшая влияние мембраны 5 на нагружение силопередающего стержня 4. При приложении пульсирующего цикла сжатия взаимодействие клапанов 28 и 29, мембраны -5, силового корпуса 1 и аилопередающего стержня 4 обратное.
Чемвыше частота приложения измеряемой нагрузки, тем интенсивчей циркуляция средЫ 7, обеспечиваемая синхронной работой силового корпуса 1 и клапанов 28 и 29, что существенно улучшает теплообмен между силовым корпусом 1 и силопередающим стержнем 4,и следовательно, позволяет повысить стабильность и точность показаний предлагаемого динамометра.
При снижении частоты снижается интенсивность нагрева и синхронно уменьшается интенсивность циркуляции среды 7. При измерении знакопеременных нагрузок размах деформаций силового корпуса предлагаемого устройства в отличие от известного существенно выше, и следовательно, циркуляция среды интенсивней. Предлагаемый динамометр работает и в условиях повышенных температур.
Динамометр, содержащий силовой полый корпус, заполненный теплоносителем чувствительный элемент, за-. крепленный на одном торце корпуса, и силопередающий полый стержень с отверстиями, связанный через чувствительный элемент с другим торцом силового корпуса, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения усилий за счет циркуляционного теплообмена между элементами динамометра, силопередающий стержень снабжен поршнем, а чувствительный элемент изолирован
4 от полости корпуса мембраной, причем в поршне выполнены отверстия, а в них и s полости стержня установлены
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1 ° Авторское свидетельство СССР
9 549693, кл. G 01 L 1/04, 22. 04 ° 75.
2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2543863, 09. 11. 77 (прототип) .
ВЗЕ 41
3 г
1 зз зо
28
У
Составитель Л, Кожевников
Т ехред М. Голнн к а
Редактор Л. Повхан
Корректор Ю. Макаренко
Тираж 907 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Закаэ 4411/60
Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4