CN218955990U

CN218955990U - 一种等效转换方向力计量装置

Info

Publication number: CN218955990U
Application number: CN202223476316.7U
Authority: CN
Inventors: 袁立新; 付莉; 魏颖慧; 黄为平; 袁超; 崔强; 吴未聪; 杨小利; 周少文; 胡德云
Original assignee: Jiangxi Hongdu Aviation Industry Group Co Ltd
Current assignee: Jiangxi Hongdu Aviation Industry Group Co Ltd
Priority date: 2022-12-26
Filing date: 2022-12-26
Publication date: 2023-05-02
Anticipated expiration: 2032-12-26

Abstract

本实用新型涉及一种等效转换方向力计量装置，尤其是一种校准多维度拉（压）向力测力仪的计量装置。一种等效转换方向力计量装置，包括测力仪、砝码、力臂、砝码托盘及多维调整工作台，还包括旋转角度工作台、测力仪显示器；旋转角度工作台置于多维调整工作台上，用于调整测力仪的受力状态；测力仪置于旋转角度工作台上，其一端与测力仪显示器连接，另一端通过连接件拉或压下力臂，使下力臂保持竖直。本实用新型具有如下优点：1、可以保证测力仪在不同工作姿态下与计量校准时状态一致，确保力值准确计量；2、解决了目前测力仪任意方向拉（压）向力值无法准确计量瓶颈，填补国内外空白，具有一定的社会推广价值。

Description

一种等效转换方向力计量装置

技术领域

本实用新型涉及一种等效转换方向力计量装置，尤其是一种校准多维度拉（压）向力测力仪的计量装置。

背景技术

随着科学技术的快速发展，多维度方向力的测量被广泛运用于科研和生产中。目前，国内外对力值参数的计量力值范围大都在10N以上，一般采用静重力值砝码直接加力或通过杠杆放大砝码比例施加到需要计量的测力仪上，测力仪的受力方向仅局限于垂直向下（压向）或向上（拉向），在计量过程中不能改变任何受力方向；对于力值≤10N以下的力值参数的计量，基本采用简单直接加砝码的方式，测力仪的受力方向只能沿着单一的砝码重力方向铅垂向下，计量时测力仪也只有一种垂直状态下受（拉向或压向）力。这种计量方法与测力仪的实际使用状态不一致。随着传感器技术在测力领域的广泛应用，在科研、生产过程中使用的拉、压向测力仪，特别是小力值拉、压向测力仪的传感器应变片灵敏度要求较高，传感器不同的工作姿态会因为其重心的改变，受力时也会有不同应变输出，导致拉、压向测力仪工作姿态不同时，示值误差也会发生变化。如果仅是垂直方向校准小力值拉、压向测力仪，很难真实的反映出测力仪在工作时的实际误差。计量学也要求计量器具在计量过程中，尽量与计量器具的实际使用状态相一致。

申请人在2015年及2018年分别提交了关于该内容的申请，例如：2015年提交的微小力值测力仪拉向力计量装置（201510580730.8）；2018年提交的微小力值测力仪水平压向力计量装置（201811464485.4）。虽然均是面对力值≤10N以下，但测力仪的使用均不适用于任意方向。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种等效转换方向力计量装置，从而把力值砝码产生的始终铅垂向下重力，转换成任意方向的拉、压向力，使其平稳、准确施加到所需计量的拉、压向测力仪上。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种等效转换方向力计量装置，包括测力仪、砝码、力臂、砝码托盘及多维调整工作台，还包括旋转角度工作台、测力仪显示器；旋转角度工作台置于多维调整工作台上，用于调整测力仪的受力状态；测力仪置于旋转角度工作台上，其一端与测力仪显示器连接，另一端通过连接件拉或压下力臂，使下力臂保持竖直。

优选的，力臂包括左力臂、右力臂和下力臂，三者通过气浮轴承连接，其轴线均通过气浮轴承轴心，且与轴心等距；气浮轴承通过轴承套筒安装在支承轴座上。

优选的，当砝码放置在左侧砝码托盘内时，连接件为细绳；下力臂底端开设有小孔；细绳穿过小孔与下力臂连接，对下力臂施加拉向力，使下力臂保持竖直。

优选的，当砝码放置在右侧砝码托盘内时，连接件为推杆；下力臂底端开设有窝状球冠；推杆端部抵靠在窝状球冠内，对下力臂施加压向力，使下力臂保持竖直。

优选的，在所述计量装置轴心正上端安装有水平仪，用于观察所述计量装置的平衡状态。

优选的，所述计量装置采用钛合金材质。

优选的，在旋转角度工作台上设置有转动角度α指示标识。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1、可以保证测力仪在不同工作姿态下与计量校准时状态一致，确保力值准确计量；

2、解决了目前测力仪任意方向拉（压）向力值无法准确计量瓶颈，填补国内外空白，具有一定的社会推广价值。

附图说明

图1是本实用新型实施例1结构示意图；

图2是本实用新型实施例2结构示意图；

图1中，1、多维调整工作台；2、拉向测力仪显示器；3、拉向测力仪；4、旋转角度工作台；5砝码；6、力臂；7、砝码托盘；8、轻质细线；9、气浮轴承；10、轴承套筒；11、水平仪；12、支承轴座；13、平衡调节螺母；14、Φ0.5mm小孔；

图2中，1、多维调整工作台；2、压向测力仪显示器；3、压向测力仪；4、旋转角度工作台；5砝码；6、力臂；7、砝码托盘；8、轻质推杆；9、气浮轴承；10、轴承套筒；11、水平仪；12、支承轴座；13、平衡调节螺母；14、窝形球冠。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详述：

实施例1

一种等效转换拉向力计量装置，包括多维调整工作台1、拉向测力仪显示器2、拉向测力仪3、旋转角度工作台4、砝码5、力臂6、砝码托盘7、轻质细线8、气浮轴承9、轴承套筒10、水平仪11、支承轴座12、平衡调节螺母13；旋转角度工作台4置于多维调整工作台1上，用于调整拉向测力仪3受拉力状态；拉向测力仪3置于旋转角度工作台4上，其一端与拉向测力仪显示器2连接，另一端通过轻质细线8拉下力臂，使下力臂保持竖直。

为了使力臂围绕轴心无摩擦转动，提高该装置转动灵敏度，采用一个非接触无摩擦力的气浮轴承9做主支撑，装置采用轻质结构；气浮轴承9通过轴承套筒10安装在支承轴座12上；

水平仪11安装在该装置轴心正上端，用于观察装置平衡状态；

该装置以气浮轴承9轴心为基准，左、右及正下方各刚性安装一支力臂6，即：左力臂、右力臂、下力臂；左右力臂上对称安装一对刀口，两个刀口刀尖顶端连线正好通过气浮轴承9轴心，即两个刀口、轴心三点在一条水平直线上，左右两个刀口上各安装一个吊挂，吊挂上安装砝码托盘7，砝码托盘7用于放置砝码5；下力臂底端钻设一个Φ0.5mm小孔14，小孔与轴心距离与左、右力臂刀口与轴心距离相等，即L1=L2=L3；

可以调节的平衡调节螺母13（游码）安装在左力臂、右力臂端头，用于调整装置初始位置时左力臂、右力臂两边力臂平衡。

拉向力时用一轻质细线8一端穿过小孔，细线另一端连接所需计量的拉向测力仪3，拉向测力仪3放置在一个可调整角度的旋转角度工作台4台面上，工作台中心有转动角度α指示标识，可以便捷读取转动角度α，用于计算拉向测力仪实际所受拉（压）向力F值。倾斜工作台固定在可以沿X、Y、Z轴方向移动的手动多维调整工作台上，沿X、Y、Z轴三向移动用于计量拉向测力仪时，调整至我们所需要测力器具受力状态时的位置和缓慢拉平衡之用处。

计量时，用一根轻质细线8一头穿过Φ0.5mm小孔14，与该装置下力臂连接好，另一头连接所需计量拉向测力仪3，根据测力器具所需受拉向力状态，调整好旋转角度工作台4角度α角，在左吊挂砝码托盘7上加载所需力值砝码5，装置平衡发生改变，缓慢调整手动多维调整工作台1的X、Y、Z轴三向位置，观察水平仪11的水平指示，使装置达到平衡状态，此时所需计量的拉向测力仪所受的拉向力。同理，逐级加载砝码，直至需要计量的最大负荷。

为此，达到我们所需计量拉向测力仪任意角度受拉向力时示值误差的目的，解决拉向测力仪任意状态时拉向力计量需求。

实施例2

需要说明的是，在本实施例中，以下部件：多维调整工作台1、旋转角度工作台4、砝码5、力臂6、砝码托盘7、气浮轴承9、轴承套筒10、水平仪11、支承轴座12、平衡调节螺母13；与实施例1中各部件相同，在此不再赘述。

一种等效转换压向力计量装置，包括多维调整工作台1、压向测力仪显示器2、压向测力仪3、旋转角度工作台4、砝码5、力臂6、砝码托盘7、轻质推杆8、气浮轴承9、轴承套筒10、水平仪11、支承轴座12、平衡调节螺母13；旋转角度工作台4置于多维调整工作台1上，用于调整压向测力仪3受压力状态；压向测力仪3置于旋转角度工作台4上，其一端与压向测力仪显示器2连接，另一端通过轻质推杆8压下力臂，使下力臂保持竖直。

窝形球冠14钻设在该装置轴心正下方的下力臂底端，球冠顶点与气浮轴承9轴心距离与左、右力臂刀口与轴承轴心距离相等，即：L1=L2=L3；

轻质细杆8一端与压向测力仪3力点刚性连接，另一端做成一个球面，球面大小与下力臂上的窝形球冠14尺寸相当，用于计量时保证压向测力仪3受到下力臂作用力的方向，与力臂的垂直方向的角度成α。压向测力仪3放置在一个可调整角度的旋转角度工作台4台面上，工作台中心有转动角度α指示标识，可以便捷读取转动角度α，用于计算压向测力仪实际所受压向力F值。倾斜工作台放置在可以沿X、Y、Z轴方向移动的多维调整工作台1的台面上，用于计量测力仪时，调整至我们所需要压向测力仪受任意方向力状态时的位置和缓慢顶（压）平衡所用。

计量时，用一根轻质细杆8刚性连接所需计量的压向测力仪3，根据压向测力仪所需受任意方向压向力工作状态，调整好旋转角度工作台4角度α角，在右吊挂砝码托盘7上加载所需力值砝码5，装置平衡发生改变，用测力器具上刚性连接的轻质细杆球面，顶压装置下臂窝形球冠14，缓慢调整多维调整工作台1的X、Y、Z轴三向位置，达到平稳施加力值F之目的，观察水平仪11的水平状态，使装置处于平衡状态，此时所需计量的压向测力仪所受的压向力。同理，逐级加载砝码，直至需要计量的最大负荷。

为此，达到我们所需计量压向测力仪任意角度受压向力时示值误差的目的，解决压向测力仪任意状态时压向力计量需求。

Claims

1.一种等效转换方向力计量装置，包括测力仪、砝码、力臂、砝码托盘及多维调整工作台，其特征在于：还包括旋转角度工作台、测力仪显示器；旋转角度工作台置于多维调整工作台上，用于调整测力仪的受力状态；测力仪置于旋转角度工作台上，其一端与测力仪显示器连接，另一端通过连接件拉或压下力臂，使下力臂保持竖直。

2.根据权利要求1所述的等效转换方向力计量装置，其特征在于：力臂包括左力臂、右力臂和下力臂，三者通过气浮轴承连接，其轴线均通过气浮轴承轴心，且与轴心等距；气浮轴承通过轴承套筒安装在支承轴座上。

3.根据权利要求1所述的等效转换方向力计量装置，其特征在于：当砝码放置在左侧砝码托盘内时，连接件为细绳；下力臂底端开设有小孔；细绳穿过小孔与下力臂连接，对下力臂施加拉向力，使下力臂保持竖直。

4.根据权利要求1所述的等效转换方向力计量装置，其特征在于：当砝码放置在右侧砝码托盘内时，连接件为推杆；下力臂底端开设有窝状球冠；推杆端部抵靠在窝状球冠内，对下力臂施加压向力，使下力臂保持竖直。

5.根据权利要求1所述的等效转换方向力计量装置，其特征在于：在所述计量装置轴心正上端安装有水平仪，用于观察所述计量装置的平衡状态。

6.根据权利要求1述的等效转换方向力计量装置，其特征在于：所述计量装置采用钛合金材质。

7.根据权利要求1所述的等效转换方向力计量装置，其特征在于：在旋转角度工作台上设置有转动角度α指示标识。