Двухкомпонентный динамометр

Двухкомпонентный динамометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сокп Советских

Социаинстическик

Ресаубиик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ТЕЛЬСТВУ (ii) 885838 (61) Дополнительное к ает. сеид-еу— (51)М. Кл а

G 01 Ь 5/16 (22) Заявлено 010378 (21) 2584108/18-10 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Государствеииый комитет

СССР ио делам изобретеиий и открытий

Опубликовано 30.11.81. бюллетень Н9 44

Дата опубликованию описания 30.1181 (53) УДК 531. 781 (088.8) I

В.М. Полонуер, В.С. Мендельсон, М .. Нар

С.И. Диденко, Л.Е. Мастный и В "С. Во (72) Авторы изобретения

pHcIc.о, !

Ордена Трудового Красного Знамени. институт сверхтвердых материалов АН укранйской ССР:„ (71) Заявитель (54) ДВУХКОМПОНЕНТНЫЙ ДИНАМОМЕТР

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения составляющих силы резания на вращающемся валу, например, при эубофрезеровании.

Известен динамометр для измерения тангенциальной и радиальной состав- . ляющих силы резания, содержащий тензозадатчики, размещенные непосредственно на вращающемся валу и неподвижных опорах (1).

Недостатком известного динамометра является низкая точность измерения, обусловленная нестабильной работой токосъемника и биением вала.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является динамометр, содержащий деформируемый вал, установленные на нем балочные упругие элементы с тенэоэадатчиками, включенными в измерительную схему (2).

Недостаток этого динамометра заключается также в низкой точности измерения.

Кель изобретения — повышение точности измерения. Укаэанная цель достигается тем, что устройство снабжено двумя подшипниками, на которых установлены две пары балочных упругих элемента, размещенных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящих через ось вала, при этом упругие .элементы каждой пары закреплены своими противоположными концами на неподвижных наружных кольцах подшипников, внутренние кольца которых закреплены на концах вала, а свободные концы указанных упругих элементов установлены с натягом на шари ках, размещенных на наружных кольцах подшипников

При этом тензоэадатчики, расположенные на плоскостях балочных упругих элементов одной пары, обращенных к валу, включены в смежные плечи мостовой измерительной схемы, 2О причем в каждое плечо мостовой измерительной схемы включено по два тензозадатчика.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 разрез А-A на фиг. 1; на фиг. 3— расположение динамометра на эубофрезерном станке; .на фиг. 4 — электрическая схема включения тенэозадатчиков для измерения одной составляЗО ющей силы; на фиг. 5 — схема изгиба

885838 вращающегося вала под действием одной составляющей силы.

Днухкомпонентный динамометр для измерения взаимоперпендикулярных составляющих силы резания на вращающемся деформируемом валу 1 содержит четыре упругих балочных элемента

2-5, закрепленных жестко через втулки 6 и 7 на наружных кольцах двух подшипников. Балочные элементы 2 и 3 служат для измерения одной составляющей силы резания, элементы 4 и 5 для другой.

Свободные концы балочных упругих элементов опираются с натягом на шарики 8 и 9, установленные на наружном кольце другого подшипника. На двух противоположных плоскостях каждого упругого элемента, перпендикулярных направлению действия измеряемого усилия, в местах, равноудаленных от консольно защемленного конца балочного элемента, наклеено по одному тензозадатчику, которые включены в мостовую схему (фиг. 4).

При помощи винтов-эксцентриков 10 упругие элементы 3 и 4 имеют возможность перемещаться параллельно оси вала и последующего их жесткого закрепления на втулке 7 при помощи винтов 11 в продольных пазах элементов.

Направляющие пальцы 12, устананливаемые в пазах элементов и отверстиях втулки 6, после выполнения указанной регулировки удаляются.

Люфт подшипников выбивается двумя пружинами 13. Динамометр электрически изолирован от корпуса станка прокладкой 14 и втулками 15. Экран 16, электрически соединенный с корпусом станка, закреплен на втулке 7 с помощью текстиловых секторов 17.

С неподвижными частями оборудования динамометр связан тросиками .18 и пружинами 19 посредством регулироночных гаек 20 и 21 и шпилек 22, ввернутых в корпус станка (фиг. 3).

Тензодатчики, наклейка которых показана на фиг. 1, включены в мостовую схему согласно фиг. 4. Находящиеся н усилителе два постоянных сопротивления на фиг. 4 не показаны.

Динамометр работает следующим образом.

При приложении усилия вал (фиг. 5> имеет прогиб н сечении В-В-f и в сечении С-С-f>. Разность прогибов

Е4 и Г2 в-з на т изгиб балочных упругих. элементов, закрепленных на подшипниках, которые установлены в указанных выше сечениях.

При изгибе вала 1 под действием измеряемого усилия происходит поворот сечения В-В относительно точки О (фиг. 1). При этом поворачиваются закрепленный на верхней втулке балочный тензоэлемент 4 и шарик 9, который перекатываясь по балочному элементу 5, не вызывает его соизмери5 (О

d0

50 мого прогиба. Относительные деформации балочных упругих элементов, вызванные указанными поворотами, не равны между собой, а следовательно, не равны и сопротивления тензоэадатчиков, что вызывает разбаланс моста, .определяемый величиной приложенного усилия.

Прогиб балочных элементов будет происходить не только под влиянием изгиба вала 1,но может быть вызван также торцовым и радиальным биением подшипников.Так как величина деформа ции обоих балочных элементов, вызванная торцовым биением подшипников, одинакова, мост останется сбалансированным. Радиальное биение, например, верхнего подшипника по отношению к нижнему, одинаково прогибая балочные тензоэлементы в направлении, перпендикулярном оси вала, также не вызовет разбаланса моста.

Пусть биение верхнего подшипника по отношению к нижнему (фиг. 1) направлено вправо. В этом случае тензозадатчики R и R4 сжимаются, а В и R> растягиваются на одну и ту же величину. Считая исходное сопротивление каждого плеча моста равным 2R.

Предполагая, что в результате деформации, вызванной биением, сопротивление каждого тензозадатчика изменится на величину йй, получаем новые сопротивления каждого из тензозадатчиков (4 2 gR=R q.

Суммарное сопротивление каждого плеча моста (фиг. 4) в этом случае равны

В(+Rg = R — ЬВ +R +bR = 2R

Rg+R4 = R + дВ +R — ЬК = 2R, т.е. сопротивление плеч моста остались прежними и, следовательно, сигнал на выходе моста, вызванный радиальным биением подшипников, равен нулю. A следовательно, динамометр будет чувствовать только деформации изгиба вала, вызванные измеряемыми составляющими силы резания.

Предлагаемая конструкция динамометра позволяет обеспечить непрерывное измерение составляющих силы резания, отсутствне взаимовлияния измеряемых составляющих, нечунствительность к вибрациям, а следовательно, повышение точности измерений.

Формула изобретения

Двухкомпонентный динамометр, содержащий деформируемый вал, установленные на нем балочные упругие элементы с тензозадатчиками, включенными в измерительную схему, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен днумя подшипниками, на которых установлены дне пары балочных

885838 фиг. 2 упругих элементов, размещенных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящих через ось вала, при этом упругие элементы каждой пары закреплены своими противоположными концами на неподвижных наружных коль- цах подшипников, внутренние кольца которых закреплены на концах вала, а свободные концы указанных упругих элементов установлены с натягом на шариках, размещенных на наружных кольцах подшипников.

2. Динамометр по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью исключения погрешности от радиального биения подшипников, тензозадатчики, расположенные на плоскостях балочных упругих элементов одной пары, обращенных к валу, включены в смежные .плечи мостовой измерительной схемы, причем в каждое плечо мостовой измерительной схемы включено по два тензозадатчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гулида 3.Н. Измерение силы резания и крутящих моментов при зубофрезеровании. Изд-.,во Львовского универститета, 1966, с. 77-79.

2.Труды Волгоградского политехнического института. Волгоград, 1971, с. 258-260, рис. 1 н 2 (прототип).

885838

Редактор Н. Везродная

Заказ 10531/62 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ИПП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

ycunume

Риа О

Фиг. 5

Составитель В Герасимова

Техред И. Рейвес Корректор М. Демчик